NL7807477A

NL7807477A - SYSTEM FOR CONVERTING SOLAR ENERGY.

Info

Publication number: NL7807477A
Application number: NL7807477A
Authority: NL
Original assignee: Advanced Solar Power Co
Priority date: 1976-03-10
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1980-01-15
Also published as: FR2407439B1; GB1590091A; WO1980000489A1; EP0016175A1; CA1113812A; BE869754A; DE2749286A1; FR2407439A1

Description

» ƒ *> f VO 5558»Ƒ *> f VO 5558

Advanced Solar Power Company (ASPCO),Advanced Solar Power Company (ASPCO),

Newport Beach, Californië, Verenigde Staten van Amerika.Newport Beach, California, United States of America.

Stelsel voor het omzetten van zonne-energie.Solar energy conversion system.

Alle gebruikelijke energiebronnen van de aarde, zoals aardolie, steenkool en stromend water, zijn oorspronkelijk ontleend aan de zon.All of Earth's usual energy sources, such as petroleum, coal and running water, were originally taken from the sun.

Gedurende vele jaren zijn pogingen ondernomen de warmte van de zon direct te gebruiken voor energie en huishoudelijke behoeften. Buiten de 2 5 atmosfeer van de aarde is een gemiddelde van 1350 Watt per m beschik baar. Onder goede omstandigheden, zoals een wolkeloze woestijn, is op 2 het oppervlak van de aarde ongeveer 1000 W per m beschikbaar.For many years, attempts have been made to use the sun's heat directly for energy and household needs. Outside the Earth's atmosphere, an average of 1350 watts per m is available. Under good conditions, such as a cloudless desert, on the surface of the Earth about 1000 W per m is available.

Stelsels voor het omzetten van zonne-energie, zoals beschreven in de stand van de techniek, zijn in het algemeen zodanig ingewikkeld, 10 dat zij een geweldadige kapitaalsinvestering vereisen, waardoor de nut tige toepassing daarvan vrijwel onpraktisch wordt gemaakt of zodanig eenvoudig, dat de doeltreffendheid daarvan bij het absorberen en omzetten van zonne-energie te laag is om hun toepassing praktisch te maken.Solar energy converting systems, as described in the prior art, are generally so complex that they require a violent capital investment, making their useful application practically impractical or so simple as to make their effectiveness of that when absorbing and converting solar energy is too low to make their application practical.

Voor wat betreft het eerste uiterste zijn er zeer vele openbaarmakingen 15 van ingewikkelde warmteopslagstelsels, waarbij gebruik wordt gemaakt van toestandveranderingen in verschillende zouten en andere materialen, waarvan er vele in de ene of andere toestand uiterst aantastend zijn, en die alle onderhevig zijn aan aanzienlijke verliezen door de fundamentele ondoelmatigheid van de warmteoverbrengingsinrichting, gebruikt 20 voor het overbrengen van de door verzameleenheden geabsorbeerde warmte naar de opslagmaterialen. Andere dure aspecten van ingewikkelde bekende stelsels omvatten het vgebruik van meertraps-heliostaten voor het narichten van de zonnestralen, welke heliostaten elk afzonderlijk moeten worden geregeld teneinde de onderlinge beweging tussen de zon en het 25 oppervlak van de aarde te volgen, verder het gebruik van kritisch terug kaatsende of brekende oppervlakken, veelal met gedaanten en vormen, * die uiterst kostbaar zijn te vervaardigen, en door het gebruik van uit- 780 74 77 2 * <9 heemse materialen, die de kapitaalsinvestering, nodig voor het verzamelen van zonne-energie, in aanzienlijke mate vergroten. Een ander voorbeeld van het eerste uiterste is het gebruik van zonne-energie in zonne-ovens. Dit zijn zeer grote opstellingen van optische elementen, die 5 zonlicht concentreren in een klein gebied, waardoor in het brandpunt zeer hoge temperaturen worden geproduceerd. Deze elementen zijn veelal unieke, zeer grote en dure installaties, waarvan er over de gehele wereld slechts enkele werkzaam zijn. Zij worden in hoofdzaak gebruikt voor materiaalonderzoekingen en een beperkte produktie van keramische IQ en schuurmaterialen, die op enige andere wijze niet gemakkelijk kunnen worden geproduceerd. Een gebruikelijke werktemperatuur voor een zonne-oven is 3000°K. Dit eerste uiterste omvat ook het direct opwekken van elektriciteit uit de zonnestraling, die op zonnecellen valt, zoals deze op grote schaal worden gebruikt bij het onderzoekprogramma van de ruim-te. Omdat elke cel slechts lage niveaus van spanning en stroom kan produceren, is een groot aantal cellen nodig voor het produceren van aanzienlijke hoeveelheden elektrische energie. Elke cel vereist twee eigen elektrische verbindingen, waarbij de arbeidskosten voor miljoenen van dergelijke verbindingen veel te hoog worden behalve voor de kriti-2q sche toepassingen op ontoegankelijke plaatsen. Ook zijn er daaraan klevende moeilijkheden aanwezig bij het overbrengen van een gelijkstroom met een lage spanning, waarbij het opslaan van grote hoeveelheden energie in batterijen thans niet economisch is.As to the first extreme, there are many disclosures of complex heat storage systems using state changes in various salts and other materials, many of which are extremely degrading in one condition or another, and all of which are subject to significant losses due to the fundamental inefficiency of the heat transfer device, used to transfer the heat absorbed by collection units to the storage materials. Other expensive aspects of complex prior art systems include the use of multistage heliostats to track the sun's rays, each of which must be individually controlled to track the reciprocal motion between the sun and the surface of the Earth, further using critical reflective or refractive surfaces, often of shapes and forms, * which are extremely costly to manufacture, and by the use of 780 74 77 2 * <9 heme materials, which provide the capital investment needed to collect solar energy, increase significantly. Another example of the first extreme is the use of solar energy in solar ovens. These are very large arrangements of optical elements, which concentrate sunlight in a small area, producing very high temperatures at the focal point. These elements are often unique, very large and expensive installations, of which only a few operate all over the world. They are mainly used for material studies and limited production of ceramic IQ and abrasives, which cannot be easily produced in any other way. A usual working temperature for a solar oven is 3000 ° K. This first extreme also includes the direct generation of electricity from solar radiation, which falls on solar cells, as they are widely used in the space's research program. Since each cell can only produce low levels of voltage and current, a large number of cells are required to produce significant amounts of electrical energy. Each cell requires two electrical connections of its own, the labor costs of millions of such connections becoming much too high except for the critical applications in inaccessible places. There are also inherent difficulties in transferring a low voltage direct current, wherein storing large amounts of energy in batteries is currently not economical.

Aan het andere uiterste bestaat het merendeel van de betrekke-2^ lijk eenvoudige of niet verfijnde verzamelinrichtingen uit inrichtin gen met platte platen, die grote, platte, warmte absorberende oppervlakken blootstellen aan de zonnestralen. Deze verzamelinrichtingen zijn uiterst ondoelmatig, doordat een aanzienlijk gedeelte van de verzamelde energie weer wordt uitgestraald, waarbij het oppervlak, dat een 2q doelmatige verzamelaar vormt, ook een doelmatige straler vormt. Veel warmte gaat ook verloren door convectie naar de atmosfeer. Bovendien moeten dergelijke stelsels per definitie werkzaam zijn bij betrekkelijk lage temperaturen, die het opslaan van warmte uiterst kostbaar maken, omdat een geweldige massa moet worden verschaft voor het opslaan bij 25 lage temperatuur. Toch is de tegenwoordige belangrijkste opmars van ^ 7807477At the other extreme, the majority of the relatively simple or refined collectors are flat-plate devices that expose large, flat, heat-absorbing surfaces to the sun's rays. These collecting devices are extremely ineffective in that a substantial portion of the collected energy is radiated again, the surface forming a 2q efficient collector also forming an efficient radiator. Much heat is also lost by convection to the atmosphere. In addition, such systems must, by definition, operate at relatively low temperatures, which make storing heat extremely expensive, because an enormous mass must be provided for low temperature storage. Yet the current major advance is ^ 7807477

PP

9 3 onderzoekings- en ontwikkelingsprogramma's van zonne-energie, gericht op het produceren van energie met een laag niveau bij betrekkelijk lage temperaturen voor huishoudelijke water- en ruimteverwarming. Er bestaat ook een aanzienlijke belangstelling voor het door de zon ge-5 dreven klimaatregelen onder gebruikmaking van de' Servel-werkwijze.9 3 research and development programs for solar energy, aimed at producing low-level energy at relatively low temperatures for domestic water and space heating. There is also considerable interest in sun-driven climate controls using the Servel method.

Het op grote schaal commercieel gebruik maken van zonne-energie met een laag niveau wacht op de ontwikkeling van doeltreffende en economische verzamelinrichtingen, zodat voor het verzamelen van voldoende energie geen grote gebieden nodig·;’,zijn. Het technische grondvraagstuk is 10 de ontwikkeling van een economisch materiaal, dat zonlicht absorbeert met een werkzame temperatuur van 6000°K, en bij een werktemperatuur van rond 350°K niet weer uitstraalt naar gebruikelijke omgevingen op 300°K.The large-scale commercial use of low-level solar energy awaits the development of efficient and economic collectors, so that large areas are not needed to collect sufficient energy. The basic technical issue is the development of an economical material that absorbs sunlight with an operating temperature of 6000 ° K, and does not radiate back to usual environments at 300 ° K at an operating temperature of around 350 ° K.

Samenvattend is het op grote schaal toepassen van zonne-energie 15 voor het vervangen van energie, die thans wordt geproduceerd door het uitputten van natuurlijke hulpbronnen, zoals fossiele brandstoffen, tot nu toe niet praktisch, omdat geen stelsel is verschaft;- dat doelmatigheid en lage kosten verenigt, zodat zowel de kapitaalsinvestering als de bedrijfskosten op een voldoende laag niveau kunnen worden gehou-20 den, zodat de geproduceerde zonne-energie economisch zou kunnen concur reren met stelsels, waarbij brandstof wordt verbrand.In summary, the widespread use of solar energy 15 to replace energy currently produced by depleting natural resources, such as fossil fuels, has hitherto not been practical since no system has been provided; - that efficiency and low costs, so that both capital investment and operating costs can be kept at a sufficiently low level so that the solar energy produced could compete economically with fuel burning systems.

De onderhavige uitvinding verschaft een zeer belangrijke vooruitgang op het gebied van het verzamelen en omzetten van zonne-energie, omdat het de vervaardiging mogelijk maakt van verzameluitrusting met 25 een redelijke prijs, welke uitrusting uiterst doeltreffend werkzaam is en voldoende onafhankelijke warmteopslagvermogens omvat voor het overwinnen van de inherente onvolkomenheid van zonne-energie, d-w.z. de afwezigheid van de energiebron gedurende de nacht en op bewolkte dagen.The present invention provides very important advances in the field of solar energy collection and conversion because it allows the manufacture of reasonable cost collector equipment which is extremely effective and includes sufficient independent heat storage capabilities to overcome the inherent imperfection of solar energy, i.e. the absence of the energy source during the night and on cloudy days.

30 In beginsel worden deze voordelen verkregen door een doeltref fend en goedkoop optisch stelsel voor het concentreren van zonne-energie, en door het direct absorberen van deze energie door een werk-fluïdum. Een dergelijk stelsel maakt de opslag mogelijk van het werk-fluïdum zelf bij zeer hoge temperaturen en drukken voor het verschaf-35 fen van energie gedurende tijdvakken van het geheel of gedeeltelijkIn principle, these advantages are obtained by an efficient and inexpensive optical system for concentrating solar energy, and by directly absorbing this energy by a working fluid. Such a system allows the storage of the working fluid itself at very high temperatures and pressures to provide energy during periods of all or part

UYOU

\ 780 74 7 7 donker zijn.\ 780 74 7 7 be dark.

De voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting bevat een optisch cassegrain stelsel, dat een primaire, terugkaatsende, concave spiegel omvat, die naar de zon is gericht en een middenopening bevat. Op af-5 stand aan deze primaire spiegel is een tweede, convexe spiegel coaxi aal ten opzichte van de primaire spiegel bevestigd, en gericht voor het verzamelen en door de opening van de primaire spiegel focusseren van zonnestralen, teruggekaatst door de primaire spiegel.The preferred embodiment of the device includes an optical cassegrain system, which includes a primary, reflective, concave mirror that faces the sun and includes a center opening. Remotely attached to this primary mirror is a second, convex mirror coaxial to the primary mirror, and directed to collect and focus sun rays reflected through the aperture of the primary mirror reflected from the primary mirror.

Dit gehele optische stelsel wordt gedraaid rond een dagelijkse 10 hartlijn, en ingesteld voor seizoenschommelingen, zodat het brandpunt van het gehele optische stelsel vast ligt met betrekking tot het aardoppervlak.This entire optical system is rotated about a daily axis, and adjusted for seasonal variations, so that the focal point of the entire optical system is fixed with respect to the Earth's surface.

Volgens de gemiddelde dagelijkse hartlijn, d.w.z. de dagelijkse hartlijn bij equinox, geleidt een hogedrukvat in de vorm van een lang-15 werpige pijp, een doorzichtig of doorschijnend werkfluldum. Het gedeel te van de pijp nabij het brandpunt van het optische stelsel is voorzien van een torroïdaal lenzenstelsel, dat de invallende, gefocusseerde zonnestralen breken volgens de hartlijn van de pijp. Het totale binnen-oppervlak van de hogedrukpijp is sterk terugkaatsend, zodat stralen, 20 de pijpholte binnengaan, worden teruggekaatst om herhaaldelijk door het werkfluldum te gaan, totdat de stralingsenergie volledig is geabsorbeerd door het fluïdum zelf, waarbij de terugkaatsende wanden het door de pijp zelf absorberen van de energie in hoofdzaak uitsluiten. Het torroïdale lenzenstelsel is opgenomen in een sterk terugkaatsende 25 sluiter, die zodanig draait, dat alleen het beeld van de zon op de ope ning valt. De optisch gesloten pijp is werkzaam als een zwart gat, dat de invallende straling snel verdeelt door het gehele opgenomen, doorzichtige of doorschijnende medium, en dit snel op een tenqperatuursevenwicht brengt. Zonder de eerste wet van de thermodynamica te breken, kan 30 energie niet weer worden uitgestraald door de opening naar de veel he tere zon.· Omdat energie wordt geabsorbeerd van de stralingsoverbrenging in de massa van het materiaal, opgenomen in de pijp, kunnen de buitenwanden van de houder koel worden gehouden, b.v. door isolatie. Omdat stralingsenergieoverbrengingen plaats vinden overeenkomstig de formule 35 ΛΕ - O" (AT)^, waarin /\E de overgebrachte energie is, 0“ de constante C) 7807477 φ 5 van Stefan-Boltzmaun en /\T het verschil in absolute temperaturen is, overheersen stralingsverliezen. Het koel houden van de buitenzijde van de houder heft dus het merendeel van de verliezen op. HEt stelsel verschaft doelmatigheden van energieverzameling en -absorptie nabij 90%, 5 hetgeen 10-maal nf meer beter is dan voor een gebruikelijk zonne-ener- giestelsel. De maximum temperatuur, beschikbaar op de aarde door zonne-vervarming is 6000°K. Als gevolg van de grote doeltreffendheid van dit stelsel zijn werktemperaturen, die deze grens naderen, mogelijk voor betrekkelijk kleine hoeveelheden materiaal. De stroming van het werk-IQ iluidum door de holte wordt ingesteld voor het geven van de gewenste werktemperaturen en drukken in dat deel van het stelsel.According to the average daily centerline, i.e. the equinox daily centerline, a high pressure vessel in the form of a long-throw pipe, conducts a transparent or translucent working fluid. The portion of the pipe near the focal point of the optical system is provided with a toroidal lens system which refracts the incident, focused sun rays along the axis of the pipe. The total inner surface of the high pressure pipe is highly reflective, so that jets entering the pipe cavity are reflected to repeatedly pass through the working fluid until the radiant energy is fully absorbed by the fluid itself, with the reflective walls passing it through the pipe itself to substantially absorb the energy. The toroidal lens system is contained in a highly reflective shutter which rotates so that only the image of the sun falls on the aperture. The optically closed pipe acts as a black hole, quickly distributing the incident radiation throughout the recorded, transparent or translucent medium, quickly bringing it to a temperature equilibrium. Without breaking the first law of thermodynamics, energy cannot be radiated again through the opening to the much hotter sun. Because energy is absorbed from the radiation transfer into the mass of material contained in the pipe, the outer walls can be kept cool of the container, eg by insulation. Because radiant energy transmissions take place according to the formula 35 ΛΕ - O "(AT) ^, where / \ E is the transferred energy, 0" is Stefan-Boltzmaun's constant C) 7807477 φ 5 and / \ T is the difference in absolute temperatures, predominant radiation losses Keeping the outside of the container cool eliminates most of the losses The system provides energy collection and absorption efficiencies close to 90%, which is 10 times nf better than for a conventional solar ener The maximum temperature available on Earth from solar heating is 6000 ° K. Due to the high efficiency of this system, operating temperatures approaching this limit are possible for relatively small amounts of material. IQ iluidum through the cavity is adjusted to give the desired operating temperatures and pressures in that part of the system.

Het optische concentreringsstelsel kan zijn gemonteerd aan de hogedrukpijp of gescheiden zijn, maar draait rond de pijp overeenkomstig hét dagelijks draaien van de aarde om te verzekeren, dat de zonnestra-15 ling door het torroïdale lenzenstelsel wordt gefocusseerd.The optical concentrating system may be mounted on the high pressure pipe or separated, but revolves around the pipe according to the daily rotation of the earth to ensure that the solar radiation is focused by the toroidal lens system.

Gedurende tijdvakken van in hoofdzaak invallende zonne-energie waarbij het totale energievermogen van de inrichting niet nodig is voor het produceren van energie, kan het werkfluïdum in de hogedrukpijp worden verwarmd en onder druk geplaatst, waardoor dus een grote hoeveel-20 heid van de zonne-energie wordt geabsorbeerd. Deze energie kan uit het stelsel worden verwijderd door het uit de hogedrukpijp laten stromen van het werkfluïdum. In de gevallen, dat water is gekozen als het werkfluïdum, kan dus een aanzienlijke massa water in temperatuur worden verhoogd en in voldoende mate onder druk geplaatst, zodat het een grote 25 hoeveelheid energie absorbeert. Door het uit de hogedrukpijp laten ont snappen van dit verwarmde, onder druk geplaatste water naar een lagere drukholte, verdampt het water onmiddellijk voor het produceren van hoge-drukstoom, die b.v. kan worden gebruikt voor het drijven van een turbi-nestelsel voor het opwekken van elektriciteit.During periods of substantially incident solar energy where the total energy capacity of the device is not required to produce energy, the working fluid in the high pressure pipe can be heated and pressurized, thus producing a large amount of the solar energy is absorbed. This energy can be removed from the system by flowing the working fluid from the high pressure pipe. Thus, in cases where water is selected as the working fluid, a substantial mass of water can be raised in temperature and pressurized sufficiently to absorb a large amount of energy. By allowing this heated pressurized water to escape from the high pressure pipe to a lower cavity of pressure, the water immediately evaporates to produce high pressure steam, e.g. can be used to drive a turbine system to generate electricity.

30 Het is duidelijk, dat gedurende tijdvakken van in hoofdzaak in vallende zonne-energie, een onafgebroken stroming van het werkfluïdum naar het stelsel kan worden gehandhaafd door een hogedrukpomp, waarbij het zwarte gat op een zeer hoge druk wordt gehouden teneinde het verdampen van het werkfluïdum in het gat te voorkomen. Dit werkfluïdum 35 wordt onafgebroken uit het stelsel verwijderd enkin verdampen voor het Θ \ 7807477 .1 if 6 ** , b.v. drijven van een turbine. Tegelijkertijd kan het gat zelf voldoende werkfluïdum opslaan voor het vormen van een aanzienlijke energiereserve.It is clear that during periods of substantially incident solar energy, a continuous flow of the working fluid to the system can be maintained by a high pressure pump, the black hole being maintained at a very high pressure to evaporate the working fluid in the hole. This working fluid 35 is continuously removed from the system and evaporates for the 7 if 7 **, e.g. driving a turbine. At the same time, the hole itself can store enough working fluid to form a significant energy reserve.

De terugkaatsende holte, gevormd door de wanden van de hogedruk-pijp, kan in volume gedurende een dergelijk gebruik worden veranderd 5 voor het verschaffen van het opslaan van verschillende hoeveelheden thermische energie. Dit wordt tot stand gebracht door het gebruik van een spiegel, die in de hogedrukpijp is aangebracht en door de pijp wordt bewogen door een regelstelsel. Indien deze spiegel op juiste wijze is voorzien van poorten voor de doorstroming van het werkfluïdum, 10 vindt geen drukverschil plaats over de spiegel, zodat een betrekkelijk eenvoudig en bij voorkeur op afstand bedienbaar aandrijfstelsel kan worden gebruikt voor het plaatsen van de spiegel. Wanneer deze spiegel van de torroïdale lens wórdt weg bewogen, wordt het gedeelte van de hogedrukpijp, welk gedeelte de terugkaatsende voorraadhouder vormt, in 15 volume veranderd, waardoor een servo-stelsel de druk en temperatuur van het werkfluïdum in de hogedrukpijp kan handhaven door het opslaan van aanvullende thermische energie wanneer de bronenergie de vraag overschrijdt.The reflective cavity formed by the walls of the high pressure pipe can be changed in volume during such use to provide for different amounts of thermal energy to be stored. This is accomplished through the use of a mirror mounted in the high pressure pipe and moved through the pipe by a control system. If this mirror is properly provided with ports for the flow of the working fluid, no pressure difference takes place over the mirror, so that a relatively simple and preferably remotely controllable drive system can be used for placing the mirror. When this mirror is moved away from the toroidal lens, the portion of the high pressure pipe, which forms the reflective stock container, is changed in volume, allowing a servo system to maintain the pressure and temperature of the working fluid in the high pressure pipe by storing of additional thermal energy when the source energy exceeds demand.

Bij een gebruikelijke installatie levert een hogedrukpomp het 20 werkfluïdum, zoals water, aan het benedenstroomse einde van de hoge drukpijp. Dit water stroomt door de beweegbare spiegel in de terugkaatsende holte en absorbeert direct energie, die door het fluïdum is teruggekaatst door de holtewanden en het optische stelsel. De watertemperatuur wordt verhoogd, waarbij de druk in het vat wordt gehand-25 haafd op een peil, dat het verdampen van het water voorkomt. Het uit laat- of bovenstroomse einde van de hogedrukpijp is via een regelklep verbonden met een turbine, welke regelklep de hogedruk-en lagedrukgebieden in een uitlaatpijp scheidt, en het het werkfluïdum mogelijk maakt te verdampen aan de benedenstroomse zijde van de klep, waarbij 30 de zodoende geproduceerde stoom wordt gebruikt voor het bedienen van een turbine. Het stelsel kan volledig onafhankelijk zijn indien de afgewerkte stoom uit de turbine wordt gecondenseerd voor het verschaffen van de waterlevering voor de hogedrukpomp of kan werkzaam zijn met een beschikbare watervoorraad, waarbij de afgewerkte stoom uit de tur-35 bine wordt afgelaten naar de atmosfeer.In a conventional installation, a high pressure pump supplies the working fluid, such as water, to the downstream end of the high pressure pipe. This water flows through the movable mirror into the reflecting cavity and directly absorbs energy reflected by the fluid through the cavity walls and the optical system. The water temperature is raised, maintaining the pressure in the vessel at a level that prevents the water from evaporating. The late or upstream end of the high pressure pipe is connected via a control valve to a turbine, which control valve separates the high pressure and low pressure areas in an exhaust pipe, and allows the working fluid to evaporate on the downstream side of the valve, the steam thus produced is used to operate a turbine. The system may be completely independent if the waste steam from the turbine is condensed to provide the water supply for the high pressure pump or it may operate with an available water supply, discharging the waste steam from the turbine to the atmosphere.

P 7807477 * * 7P 7807477 * * 7

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin:The invention is further elucidated with reference to the drawing, in which:

Fig.l een doorsnede toont van het stelsel voor het verzamelen en omzetten van zonne-energie, welke doorsnede de hogedrukpijp en het 5 optische stelsel middendoor deelt;Fig. 1 shows a cross-section of the solar energy collection and conversion system, which divides the high-pressure pipe and the optical system in half;

Fig.2 een doorsnede is volgens de lijn II-II in fig.l;Fig. 2 is a section on the line II-II in Fig. 1;

Fig.3 een doorsnede is volgens de lijn III-III in fig.2;Fig. 3 is a sectional view taken on the line III-III in Fig. 2;

Fig.ii een doorsnede toont van het inlaateinde en het middengedeelte van de hogedrukpijp van het stelsel van fig.l; 10 Fig.5 een aanzicht is, gedeeltelijk in doorsnede, van het drijf- werkstelsel, dat zich bevindt nabij het brandpunt van het optische stelsel van fig.l, en wordt gebruikt voor het draaien van het optische stelsel rond de hogedrukpijp;Fig. Ii shows a cross-section of the inlet end and the middle part of the high-pressure pipe of the system of Fig. 1; Fig. 5 is a partial cross-sectional view of the gear system located near the focal point of the optical system of Fig. 1, and used to rotate the optical system about the high pressure pipe;

Fig.6 een doorsnede is volgens de lijn VI-VI in fig.ii; 15 Fig.7 een doorsnede toont van het uitlaateindgedeelte van de hogedrukpijp van het stelsel van fig.l;Fig. 6 is a section on line VI-VI in Fig. Ii; Fig. 7 shows a cross section of the outlet end portion of the high pressure pipe of the system of Fig. 1;

Fig.8 een ruimtelijk aanzicht is van de monterings- en draai-inrichting van fig.l, waarbij de hogedrukpijp en het optische stelsel zijn verwijderd voor het vergemakkelijken van het verduidelijken van 20 het stelsel, gebruikt voor het draaien van het optische stelsel rond de dagelijkse hartlijn;Fig. 8 is a spatial view of the mounting and rotating device of Fig. 1, with the high pressure pipe and the optical system removed to facilitate clarification of the system used to rotate the optical system around the daily centerline;

Fig.9 een doorsnede is van het middengedeelte van de hogedrukpijp, waarbij een andere uitvoeringsvorm is weergegeven van de torro-idale lensconstructie daarvan; 25 Fig.10 schematisch de koppeling toont van het stelsel van fig.l voor het omzetten van zonne-energie met een elektriciteit opwekkende stoomturbine voor het produceren van elektrische energie;Fig. 9 is a sectional view of the mid-section of the high pressure pipe, showing another embodiment of its toroidal lens construction; Fig. 10 schematically shows the coupling of the system of Fig. 1 for converting solar energy with an electricity generating steam turbine for producing electric energy;

Fig.ll, 12 en 13 doorsneden zijn van een vorm en van gedeelten van de terugkaatsende hoofdspiegel van het optische stelsel van fig.l, 30 waarbij de opeenvolgende stappen zijn weergegeven van de werkwijze voor het vervaardigen van de spiegel, enFigures 11, 12 and 13 are sectional views of a shape and portions of the reflecting main mirror of the optical system of Figures 1, 30 showing the successive steps of the mirror manufacturing method, and

Fig.l4 een ruimtelijk aanzicht is van een rand van de terugkaatsende hoofdspiegel van fig.l, gedeeltelijk in doorsnede, waarbij con-structiedetails van de spiegel zijn weergegeven.Fig. 14 is a spatial view of an edge of the reflecting main mirror of Fig. 1, partially in section, showing construction details of the mirror.

35 Onder het in eerste instantie verwijzen naar fig.l, bevat het 7807477 U' 8 i* stelsel van de onderhavige uitvinding voor het verzamelen en omzetten van zonne-energie, een hogedrukholte, die b.v. wordt gevormd door een paar hogedrukpijpen 11 en 13, verbonden door een torroïdale lens 15·Referring initially to Fig. 1, the 7807477 U '8 i * system of the present invention for collecting and converting solar energy contains a high pressure cavity, e.g. is formed by a pair of high pressure pipes 11 and 13 connected by a toroidal lens 15

De hogedrukpijpen 11, 13 bevatten binnenwanden, die zijn gepolijst of 5 bekleed voor het verschaffen van een sterk terugkaatsend inwendig op pervlak. De pijpen 11,13 worden gedragen door een basis 17, die b.v. kan bestaan uit een betonnen funderingsplatform, via een aantal dragende schoren 19, 21, 23 en 25, alsmede betonnen masten 27 en 29. Elk der schoren 19, 21, 23 en 25 en betonnen masten 27, 29, weergegeven in fig. 10 1, is gekopieerd door een gelijke draagconstructie aan de tegenoverlig gende zijde van de hogedrukpijpen 11, 13, zoals in het bijzonder is weergegeven in de fig.6 en 8, zodat de constructie is geschoord tegen statische belastingen, alsmede windkrachten. Het stelsel is zodanig uitgevoerd, dat de pijpen 11 en 13 en hun dragende constructie vast zijn 15 gemonteerd aan de fundering 17 en bewegen noch draaien, zodat hogedruk passtukken, die het werkfluïdum verbinden met en vanaf de pijpen 11 en 13, geen dure draaikoppelingen behoeven te bevatten.The high pressure pipes 11, 13 contain inner walls which are polished or coated to provide a highly reflective interior surface. The pipes 11, 13 are carried by a base 17, which e.g. can consist of a concrete foundation platform, via a number of load-bearing struts 19, 21, 23 and 25, as well as concrete masts 27 and 29. Each of struts 19, 21, 23 and 25 and concrete masts 27, 29, shown in fig. 10 1 , is copied by an equal support structure on the opposite side of the high pressure pipes 11, 13, as shown in particular in Figures 6 and 8, so that the structure is braced against static loads and wind forces. The system is designed such that the pipes 11 and 13 and their supporting construction 15 are fixedly mounted on the foundation 17 and do not move or rotate, so that high-pressure adapters connecting the working fluid to and from the pipes 11 and 13 do not require expensive swivels to contain.

Een optisch stelsel voor het verzamelen en focusseren is ingericht voor het draaien rond een dagelijkse hartlijn, samenvallende met 20 de vaste pijpen 11, 13. Dit optische stelsel is een cassegrain-stelsel met twee spiegels, welk stelsel een primaire spiegel 31 bevat en een secundaire spiegel 33. De primaire spiegel 31 heeft een parabolisch concaaf oppervlak, dat sterk terugkaatsend is voor het verzamelen en terugkaatsen van evenwijdige zonnestralen 35 naar de tweede spiegel 33, zo-25 als weergegeven bij 37· De secundaire spiegel 33 is een veel kleinere, convexe paraboloïdische spiegel, die op zijn beurt de stralen 37 terugkaatst naar een enkel brandpunt, zoals weergegeven bij 39· De stralen 39 gaan door een opening Ul in het midden van de primaire spiegel 31, en convergeren op de torroïdale lens 15, zodat in hoofdzaak alle inval-30 lende straling 35 op de lens 15 wordt geconcentreerd.An optical collection and focusing system is arranged to rotate about a daily axis coinciding with the fixed pipes 11, 13. This optical system is a cassegrain system with two mirrors, which system contains a primary mirror 31 and a secondary mirror 33. The primary mirror 31 has a parabolic concave surface, which is highly reflective for collecting and reflecting parallel sun rays 35 to the second mirror 33, as shown at 37 · The secondary mirror 33 is a much smaller, convex paraboloidal mirror, which in turn reflects rays 37 back to a single focal point, as shown at 39. Rays 39 pass through an aperture Ul in the center of primary mirror 31, and converge on the toroidal lens 15, so that substantially all incident radiation 35 on the lens 15 is concentrated.

Teneinde het brandpunt van de zonnestraling op de torroïdale lens 15 te houden, is het nodig de hartlijn van de primaire spiegel 31 evenwijdig te houden aan de invallende straling 35· Dit wordt tot stand gebracht door het monteren van het gehele optische stelsel met inbe-35 grip van de primaire spiegel 31 en secundaire spiegel 33, die daaraan Φ \\ 780 74 7 7 9 is bevestigd door een aantal schoren 43, draaibaar rond een dagelijkse hartlijn, gevormd door de hogedrukpijpen 11, 13. De details van dit monterings- en draaistelsel worden hierna besproken.In order to keep the focal point of the solar radiation on the toroidal lens 15, it is necessary to keep the centerline of the primary mirror 31 parallel to the incident radiation 35. This is accomplished by mounting the entire optical system with included 35. grip of the primary mirror 31 and secondary mirror 33, which is attached thereto by a number of braces 43, rotatable about a daily axis, formed by the high-pressure pipes 11, 13. The details of this mounting and rotating system are discussed below.

Het gehele stelsel voor het omzetten van zonne-energie is zoda-5 nig gemonteerd op de fundering 17, dat de hogedrukpijpen 11, 13 even wijdig zijn aan de draaihartlijn van de aarde. Dit is tot stand gebracht door het lager dan het uitlaateinde van de pijp 11 monteren van het inlaateinde van de pijp 13, zodat de hoek ος gelijk is aan de geografische breedte op de installatieplaats. De betonnen masten 29 zijn 10 op het noordelijke halfrond zuiver noord van de betonnen masten 2J ge plaatst, en zuiver zuid van de betonnen masten 27 indien de installatie zich op het zuidelijk halfrond bevindt. Bij installatie op deze wijze en met de hartlijn van de cassegrain-spiegels 31 en 33 loodrecht op de hartlijn van de pijpen 11 en 13, wordt alle invallende zonne-15 straling gefocusseerd door de torroïdale lens 15 bij elke equinox.The entire solar energy conversion system is mounted on the foundation 17 such that the high pressure pipes 11, 13 are equally wide with the axis of rotation of the earth. This is accomplished by mounting the inlet end of the pipe 13 lower than the outlet end of the pipe 11, so that the angle ος is equal to the geographical width at the installation site. The concrete masts 29 are placed in the northern hemisphere pure north of the concrete masts 2J, and pure south of the concrete masts 27 if the installation is located in the southern hemisphere. When installed in this manner and with the centerline of the cassegrain mirrors 31 and 33 perpendicular to the centerline of the pipes 11 and 13, all incident solar radiation is focused by the toroidal lens 15 at each equinox.

Voor het verstellen voor een onderlinge seizoenbeweging tussen de zon en de aarde, worden hydraulische bedieningsorganen 45 en 47 gebruikt voor het draaien van het cassegrain-stelsel met inbegrip van de spiegels 31, 33 rond een draaihartlijn, die samenvalt met de torro-2jt) idale lens 15, en loodrecht staat op de pijpen 11, 13. Een paar schoren 49 en 51 is bij de draaihartlijn verbonden met draagflenzen 53 en 57, die zich uitstrekken vanaf de achterkant van de primaire spiegel 31.To adjust for a seasonal movement between the sun and the earth, hydraulic controls 45 and 47 are used to rotate the cassegrain system including mirrors 31, 33 about a center of rotation coinciding with the torro-2jt) idale lens 15, and perpendicular to the pipes 11, 13. A pair of struts 49 and 51 are connected at the axis of rotation to support flanges 53 and 57 extending from the rear of the primary mirror 31.

Uit de overige figuren is te onderkennen, dat elk der bedieningsorganen 45 en 47 van fig.l wordt herhaald door een gelijk paar bedieningsorga-25 nen aan de tegenoverliggende zijde van de hogedrukpijpen 11, 13, waar bij vier op onderlinge afstand liggende draagflenzen 53» 57 aanwezig zijn op het achteroppervlak van de spiegel 31. Daarnaast is een gelijk paar schoren 49, 51 aanwezig aan de andere zijde van de hogedrukpijpen 11, 13, zodat deze schoren 49, 51 en de bedieningsorganen 45, 47 de 30 primaire spiegel 31 steunen en het gehele gewicht daarvan dragen.From the other figures it can be recognized that each of the actuators 45 and 47 of Fig. 1 is repeated by an equal pair of actuators on the opposite side of the high pressure pipes 11, 13, with four spaced bearing flanges 53 ». 57 are present on the rear surface of the mirror 31. In addition, an equal pair of struts 49, 51 is provided on the other side of the high pressure pipes 11, 13, so that these struts 49, 51 and the controls 45, 47 support the primary mirror 31 and bear its entire weight.

Een klokaandrijving 59 samen met een drijfwerkstelsel 6l, dat hierna gedetailleerd wordt beschreven, wordt gebruikt voor het dagelijks draaien van het eassegrain-spiegelstelsel rond de dagelijkse hartlijn, gevormd door de pijpen 11, 13, waarbij de spiegels 31 en 33 gedurende 35 elke dag over ongeveer l80° draaien en fe nachts over dezelfde 180° C) 7807477 4* * 10 draaiing worden terugbewogen teneinde een ander dadelijks draaien te beginnen bij de volgende dageraad. Dit dagelijks draaien van het spie-gelstelsel verzekert samen met de verstellingen per seizoen, aangebracht door de bedieningsorganen 4-5 en 1+7» dat de stralen 39 altijd 5 worden gefocusseerd op de vaste torroïdale lens 15. De invallende stra ling 39 wordt door de torroïdale lens 15 op een hierna gedetailleerder te beschrijven wijze gebroken om te bewegen over de lengte van de pijpen 11 en 13, zoals weergegeven bij 63 en 65. Op grond van het terugkaatsende oppervlak aan de binnenzijde van de hogedrukpijpen 11, 13, 10 wordt deze straling 63, 65 herhaaldelijk teruggekantst van de wanden van het absorberende zwarte gat, gevormd door de pijpen 11, 13, zodat . na het herhaaldelijk gaan door het werkfluïdum in de pijpen 11, 13, de zonne-energie volledig direct is geabsorbeerd door het werkfluïdum.A clock drive 59 together with a gear assembly 61, which is described in detail below, is used for daily rotation of the eassegrain mirror assembly around the daily axis formed by the pipes 11, 13, with mirrors 31 and 33 turned over each day for 35 days. rotate about 180 ° and rotate the same 180 ° C overnight. 7807477 4 * * 10 turns are moved back to start another instant turn at the next dawn. This daily rotation of the mirror system, together with the seasonal adjustments made by the controls 4-5 and 1 + 7, ensures that the rays 39 are always focused on the fixed toroidal lens 15. The incident radiation 39 is the toroidal lens 15 is broken in a manner to be described in more detail below to move along the length of the pipes 11 and 13, as shown at 63 and 65. Due to the reflecting surface on the inside of the high pressure pipes 11, 13, 10 this radiation 63, 65 is repeatedly turned back from the walls of the absorbent black hole formed by the pipes 11, 13 so that. after repeatedly passing through the working fluid in the pipes 11, 13, the solar energy is completely absorbed directly by the working fluid.

De terugkaatsende inwendige oppervlakken van de pijpen 11, 13 voorkomen 15 in hoofdzaak het absorberen van deze energie door de pijpen zelf. Toe gevoerd werkfluïdum zoals water, wordt geleverd door een klep 67 en een hogedrukpomp 69 aan het inlaateinde 71 van de hogedrukpijp 13. Dit werkfluïdum wordt verwarmd door een direct absorberen van de zonne-energie, die door het gehele inwendige volume van de pijpen 11 en 13 20 heen wordt teruggekaatst, maar wordt in de pijpen 11, 13 bij voorkeur niet verdampt. In plaats daarvan is de door de pomp 69 geleverde druk voldoende voor het toelaten van een aanzienlijke verwarming van het werkfluïdum zonder verdamping. Bij een voorbeeld van de installatie, waarbij het werkfluïdum water is, zijn de in de hogedrukpijpen 11, 13 25 gehandhaafde druk en temperatuur gelijk aan 4505 kPa en 260°C. Onder deze omstandigheden kan een aanzienlijke hoeveelheid energie worden opgeslagen in de hogedrukpijpen 11, 13 zelf. Bij ditzelfde voorbeeld is het stelsel dus, wanneer de diameter van de primaire spiegel 31 b.v.The reflective internal surfaces of the pipes 11, 13 substantially prevent the absorption of this energy by the pipes themselves. Working fluid supplied, such as water, is supplied by a valve 67 and a high-pressure pump 69 at the inlet end 71 of the high-pressure pipe 13. This working fluid is heated by directly absorbing the solar energy, which flows through the entire internal volume of the pipes 11 and 13 is reflected back, but is preferably not evaporated in the pipes 11, 13. Instead, the pressure supplied by the pump 69 is sufficient to allow significant heating of the working fluid without evaporation. In an example of the installation where the working fluid is water, the pressure and temperature maintained in the high pressure pipes 11, 13 are equal to 4505 kPa and 260 ° C. Under these conditions, a considerable amount of energy can be stored in the high pressure pipes 11, 13 themselves. Thus, in the same example, when the diameter of the primary mirror 31 is, e.g.

20 m is, ontworpen voor het produceren van 300 kW thermische energie.20 m is designed to produce 300 kW of thermal energy.

30 De pijpen 11, 13 hebben een samengevoegde lengte van ongeveer 30 m, een diameter van 50 cm en dus het vermogen voor het opslaan van 1,7 x 7 . . ...The pipes 11, 13 have a combined length of about 30 m, a diameter of 50 cm and thus the capacity for storing 1.7 x 7. . ...

10' kJ thermische energie. Dit aanzienlijke opslagvermogen maakt het mogelijk, dat het zonne-energiestelsel thermische energie opslaat tijdens topuren van zonne-energie, en deze energie vrijmaakt tijdens uren 35 van totale of gedeeltelijke duisternis. Op te merken is, dat in tegen- 780 74 77 \ v 11 stelling tot de bij de stand van de techniek gebruikte opslagstelsels, het opslaan van energie in het onderhavige stelsel plaats vindt in het werkfluldum zelf, zodat geen tussenliggende warmteoverdracht nodig is.10 'kJ thermal energy. This significant storage capacity allows the solar system to store thermal energy during solar peak hours and release it during hours of total or partial darkness. It should be noted that, in contrast to the storage systems used in the prior art, the storage of energy in the present system takes place in the working fluid itself, so that no intermediate heat transfer is required.

HEt onderhavige stelsel laat een uiterst dichte opslag toe van energie, 5 zodat het gehele stelsel ter plaatse kan worden geïnstalleerd zonder- ...........The present system allows an extremely dense storage of energy, so that the entire system can be installed on site without- ...........

aanzienlijke ondergrondse opslag. Daarnaast is het gebruik van agressieve chemicaliën voor de warmteopslag vermeden, zodat zowel de veiligheid als de te verwachten levensduur van het stelsel zijn verbeterd.substantial underground storage. In addition, the use of aggressive chemicals for heat storage has been avoided, improving both the safety and the expected service life of the system.

Uit deze korte beschrijving met betrekking tot fig.l is te onder-10 kennen, dat de door de hogedrukpijpen 11, 13 gevormde holte in beginsel de werking uitoefent van een zwart gat. Dit is tot stand gebracht door het betrekkelijk klein houden van de energie-ingangspoort, bepaald door de torroïdale lensconstructie 15, in vergelijking met het voluem van de hogedrukpijpen 11, 13. Het verschil tussen dit zwart gat-absorptie-15 stelsel en de stelsels van de stand van de techniek is echter het ge bruik van het terugkaatsende oppervlak op de binnenzijde van de holte, bepaald door de hogedrukpijpen 11, 13, hetgeen de zonnestraling dwingt direct te worden geabsorbeerd door het werkmedium in plaats van door een tussenliggende plaat of warmtewisselaar. Deze directe absorptie 20 vergroot in aanzienlijke mate de doeltreffendheid van het stelsel zon der afbreuk te doen aan de zwart gat-absorptie-eigenschappen van de inrichting. Daarnaast is door deskundigen het feit te onderkennen, dat door het gebruik van de torroïdale lensconstructie 15 en een hierna gedetailleerd te bespreken sluiter, energie, die zou willen ontsnappen 25 uit het stelsel, moet worden teruggericht door het cassegrain-spiegel- stelsel op de zon. Omdat de werkzame zonnetemperatuur altijd de temperatuur overschrijdt in het zwart gat-stelsel, kan geen energie worden teruggericht naar de zon, waarbij het stelsel volledig absorberend wordt met uitzondering van ondergeschikte convectieverliezen uit de 30 pijpen 11 en 13 naar de atmosfeer, welke verliezen doeltreffend kunnen worden geregeld door het isoleren, zoals hierna gedetailleerd beschreven. Het totale stelsel zet dus doeltreffend zonne-energie om bij een doelmatigheid van ongeveer 90$, 10-maal de doelmatigheid van gebruikelijke bekende verzamelinrichtingen voor zonne-energie.From this brief description with respect to Fig. 1 it can be recognized that the cavity formed by the high pressure pipes 11, 13 in principle exerts the action of a black hole. This has been accomplished by keeping the energy input port relatively small, defined by the toroidal lens construction 15, as compared to the volume of the high pressure pipes 11, 13. The difference between this black hole absorption system and the systems of the prior art, however, is the use of the reflecting surface on the inside of the cavity, defined by the high pressure pipes 11, 13, which forces the solar radiation to be absorbed directly by the working medium rather than an intermediate plate or heat exchanger. This direct absorption greatly enhances the efficiency of the system without compromising the black hole absorption properties of the device. In addition, it is recognized by those skilled in the art that through the use of the toroidal lens construction 15 and a shutter to be discussed in detail below, energy which would like to escape from the galaxy must be returned by the cassegrain mirror galaxy to the sun . Since the operating solar temperature always exceeds the temperature in the black hole system, no energy can be returned to the sun, making the system fully absorbent with the exception of minor convection losses from the pipes 11 and 13 to the atmosphere, which losses can be effective are controlled by isolation, as detailed below. Thus, the total system efficiently converts solar energy at an efficiency of about $ 90, 10 times the efficiency of conventional prior art solar energy collectors.

35 Voor een beschouwing van de gedetailleerde aspecten van de in- . t V. T' V 7807477 » 12 ♦ * .35 For a consideration of the detailed aspects of the in-. t V. T 'V 7807477 »12 ♦ *.

richting, tonen de fig.2 en 3 een draaibaar draagstelsel, gebruikt voor het dragen van de bedieningsorganen 1+7 op de hogedrukpijp 13.2 and 3 show a rotatable support system used for carrying the actuators 1 + 7 on the high pressure pipe 13.

Elk bedieningsorgaan 1+7 is een dubbelwerkende hydraulische cilinder, voorzien van eerste en tweede hydraulische invoerlijnen 73 en 75 (fig.Each actuator 1 + 7 is a double-acting hydraulic cylinder, provided with first and second hydraulic feed lines 73 and 75 (fig.

5 1). Het bedieningsorgaan 1+7 is door middel van een monteringsnok 77 gemonteerd aan een draagplaat 79· Met een tweede monteringsnok 8l is het tweede hydraulische bedieningsorgaan 1+7 (niet weergegeven) gemonteerd, waarbij het paar hydraulische bedieningsorganen een wieg-onder-steuning vormt voor een zijde van de primaire spiegel 31, en daaraan 10 is bevestigd door op onderlinge afstand liggende draagflenzen 53 (fig.5 1). The actuator 1 + 7 is mounted to a carrier plate 79 by means of a mounting cam 77 · With a second mounting cam 8l, the second hydraulic actuator 1 + 7 (not shown) is mounted, the pair of hydraulic actuators forming a cradle support for one side of the primary mirror 31, and is attached thereto by spaced apart support flanges 53 (FIG.

l). De monteringsnokken 77 en 8l zijn stevig vastgeklemd aan de draagplaat 79 door bouten 83 en moeren 85, zodat de hydraulische cilinders 1+7 en de monteringsplaat 79 een stijve wiegconstructié vormen voor een zijde van de primaire spiegel 31. Een soortgelijke draagplaat en monte-15 ringsconstructie worden gebruikt voor het paar hydraulische cilinders 1+5 (fig.l) aan de andere zijde van de primaire spiegel 31 voor het dragen en steunen van die zijde van de primaire spiegel 31 bij de draagflenzen 57 (fig.l) vanaf de hogedrukpijp 1, zodat het totale gewicht van het cassegrain-spiegelstelsel door de hogedrukpijpen 11, 13 wordt 20 gedragen bij de draagflenzén 53 en 57 (fig.l) door de hydraulische be dieningsorganen 1+5 en 1+7·l). The mounting cams 77 and 81 are firmly clamped to the carrier plate 79 by bolts 83 and nuts 85, so that the hydraulic cylinders 1 + 7 and the mounting plate 79 form a rigid cradle construction for one side of the primary mirror 31. A similar carrier plate and mounting 15. ring construction are used for the pair of hydraulic cylinders 1 + 5 (fig. 1) on the other side of the primary mirror 31 to support and support that side of the primary mirror 31 at the support flanges 57 (fig. 1) from the high pressure pipe 1, so that the total weight of the cassegrain mirror system is carried by the high pressure pipes 11, 13 at the support flanges 53 and 57 (fig. 1) by the hydraulic controls 1 + 5 and 1 + 7

Hoewel de monteringsplaat 79 het gewicht draagt van het cassegrain-spiegelstelsel, is hét ontworpen voor het vrij draaien rond de hogedrukpijp 13. Deze hogedrukpijp 13 wordt omgeven door een coaxiale 25 pijp 87 met een grotere diameter. De pijp 13 bepaalt de wanden van de terugkaatsende holte onder de hogedruk, waarbij de pijp 87 een onder vacuum te plaatsen kamer 89 bepaalt tussen de pijpen. De kamer 89 wordt onder vacuum geplaatst, waarbij de binnenwanden daarvan terugkaatsend zijn gemaakt voor het thermisch isoleren van de hogedrukpijp 30 13 ten opzichte van de buitenatmosfeer. Deze isolatie wordt verder bij voorkeur vergroot door het terugkaatsend maken van de buitenwanden van de pijp 13· Zowel de binnen- als de buitenwanden van de hogedrukpijpen 11,13, alsmede de binnenwand van de pijp 87 zijn dus terugkaatsend gemaakt, waarbij de terugkaatsende binnenwand van de pijpen 11, 13 wordt 35 gebruikt voor het vormen van een terugkaatsend zwart gat, en de overige ^-^780 74 77 13 « terugkaatsende wanden worden gebruikt voor het helpen hij het isoleren van dat gat. Door het onder vacuum plaatsen van de kamer 89, worden de hogedrukpijpen 11 en 13 in feite een hogedrukvat voor het opslaan van energie, die door het stelsel is omgezet.Although the mounting plate 79 bears the weight of the cassegrain mirror system, it is designed to rotate freely around the high pressure pipe 13. This high pressure pipe 13 is surrounded by a coaxial pipe 87 of a larger diameter. The pipe 13 defines the walls of the reflecting cavity under the high pressure, the pipe 87 defining a vacuum chamber 89 to be placed between the pipes. The chamber 89 is placed under vacuum, the inner walls of which are made reflective to thermally insulate the high pressure pipe 30 from the outside atmosphere. This insulation is further preferably increased by rendering the outer walls of the pipe 13 reflective. Both the inner and the outer walls of the high-pressure pipes 11, 13 and the inner wall of the pipe 87 are thus made reflective, the reflecting inner wall of the pipes 11, 13 are used to form a reflective black hole, and the remaining reflective walls are used to help insulate that hole. By placing the chamber 89 under vacuum, the high pressure pipes 11 and 13 actually become a high pressure energy storage vessel converted by the system.

5 De draagplaat 79 wordt geleid voor het bewegen volgens een gebo gen baan langs een gebogen lijst 91» die b.v. door steunen 93 en een versterkingsring 95 wordt gedragen door de pijp 87. De gebogen dwang-lijst 91 is uitgevoerd als een C-vormig gootprofiel, waarin een paar rollen 97 en 99 wordt geleid. Een derde rol 101 is gemonteerd aan een 10 L-vormige steun 103, die b.v. door lassen is bevestigd aan de draag- steun 79· Elk der rollen 97, 99» 101 is gemonteerd aan de draagplaat 79 of de steun 103 door een leger, gemonteerd aan schroeven 105, 107 en 109» op hun plaats geklemd door moeren 111. De rollen 97 en 99 liggen aan tegen het binnenoppervlak 113 van het onderste been van het 15 gebogen C-vormige gootprofiel 91» waarbij de rol 101 aanligt tegen het buitenoppervlak 115 van het gootprofiel 91 voor het in de opening van het C-vormige gootprofiel 91 geplaatst houden van de rollen 97 en 99·The carrier plate 79 is guided to move along a curved path along a curved strip 91, e.g. by supports 93 and a reinforcement ring 95 is carried by the pipe 87. The curved forced strip 91 is designed as a C-shaped channel profile, in which a pair of rollers 97 and 99 are guided. A third roller 101 is mounted on a 10 L-shaped support 103, which e.g. welded to the support bracket 79 · Each of the rollers 97, 99 »101 is mounted on the support plate 79 or the support 103 by an army, mounted on screws 105, 107 and 109» clamped in place by nuts 111. The rollers 97 and 99 abut the inner surface 113 of the lower leg of the curved C-shaped gutter profile 91, the roller 101 abutting against the outer surface 115 of the gutter profile 91 for insertion into the opening of the C-shaped gutter profile 91 keeping the rolls 97 and 99 in place

Te zien is, dat de draagplaat 79 samen met de bedieningsorganen 1+7 en het cassegrain-spiegelstelsel, dus wordt geleid voor een draaibeweging 20 rond de hartlijn van de pijpen 11 en 13 bij een dagelijkse beweging.It can be seen that the carrier plate 79, together with the actuators 1 + 7 and the cassegrain mirror system, is thus guided for a rotational movement 20 about the axis of the pipes 11 and 13 in a daily movement.

Een gelijk monteringsstelsel 117 (fig.l) wordt gebruikt voor het leiden van de bedieningsorganen 1+5 voor een draaibeweging rond een gelijke hartlijn. De pijp 87 wordt dus gebruikt voor het dragen van het cassegrain-spiegelstelsel, dat de primaire spiegel 31 en secundaire spiegel 25 33 bevat, voor het draaien rond de hartlijn van de pijpen 11, 13, geleid door de lijst 91·An equal mount assembly 117 (Fig. 1) is used to guide the actuators 1 + 5 for a rotational movement about an equal axis. Thus, the pipe 87 is used to support the cassegrain mirror system, which includes the primary mirror 31 and secondary mirror 25 33, for pivoting about the centerline of the pipes 11, 13 guided by the ledge 91

De bedieningsorganen 1+5, 1+7 kunnen b.v. hydraulische bedieningsorganen zijn, die door middel van lijnen 73 en 75 zijn verbonden met een regelstelsel, dat hydraulisch fluïdum levert voor het kantelen van 30 het cassegrain-spiegelstelsel rond een hartlijn loodrecht op de pijpen 11, 13 en gaande door de torroïdale lensconstructie 15 om rekening te houden met seizoenverschillen in de onderlinge stand van de zon en de aarde. Het draaien rond deze hartlijn is vergemakkelijkt door het gebruik van de schoren 1+9 en 51 (fig.l), die zijn verbonden met een 35 draaipunt, dat samenvalt met de torroïdale lens 15, zoals hierna gede- Ό \ 7807477 V · * 9 i ' .The controls 1 + 5, 1 + 7 can be e.g. are hydraulic actuators connected by lines 73 and 75 to a control system supplying hydraulic fluid for tilting the cassegrain mirror system about a centerline perpendicular to the pipes 11, 13 and passing through the toroidal lens structure 15 seasonal differences in the position of the sun and the earth. Pivoting about this axis is facilitated by the use of struts 1 + 9 and 51 (fig. 1), which are connected to a pivot point coinciding with the toroidal lens 15, as described below 7807477 V * 9 i '.

Ik tailleerder wordt teschreven, welke hartlijn het draaimiddelpunt bepaalt van de cassegrain-spiegelconstructie wanneer de bedieningsorganen 1+5 en 1+7 worden bekrachtigd.A more detailed description is given, which centerline determines the center of rotation of the cassegrain mirror construction when the controls 1 + 5 and 1 + 7 are energized.

Onder verwijzing naar fig.l+ wordt de gedetailleerde constructie 5 van de hogedrukpijpen 11 en 13, de torroïdale lensconstructie 15 en de omgevende pijp 87, besproken. De torroïdale lens 15 vormt in feite een bolstaand, cilindrisch stuk versmolten kwarts, dat de hogedrukpijpen 11 en 13 verbindt. Stralingsenergie 39, geconcentreerd door het casse-grain-spiegelstelsel, gaat een eindvlak van de lens 15 binnen en wordt, 10 zoals weergegeven bij 65, gebroken voor het voortplanten langs de leng te van de hogedrukpijpen 11, 13. Deze energie wordt als gevolg van de sterk terugkaatsende binnenoppervlakken van de hogedrukpijpen 11, 13, herhaaldelijk teruggekaatst van de binnenwanden van het zwarte gat, totdat het een voldoende afstand door het doorzichtige of doorschijnen-15 de werkmedium is gegaan om daardoor volledig te zijn geabsorbeerd, waar door dus het werkfluïdum direct wordt verwarmd. Omdat de gehele binnenzijde van de door de hogedrukpijpen 11, 13 gevormde holte, terugkaatsend is, bereikt het werkfluïdum een regelmatig toenemende temperatuur door het gehele werkfluïdum heen, waarbij de gehele holte regelmatig 20 wordt verlicht door de invallende verzamelde straling, en door het weer uitstralen van het fluïdum en de wanden.Referring to Fig. 1 +, the detailed construction 5 of the high pressure pipes 11 and 13, the toroidal lens construction 15 and the surrounding pipe 87 is discussed. The toroidal lens 15 actually forms a spherical cylindrical piece of fused quartz connecting the high pressure pipes 11 and 13. Radiant energy 39, concentrated by the casse-grain mirror system, enters an end face of the lens 15 and, as shown at 65, is refracted to propagate along the length of the high pressure pipes 11, 13. This energy is due to the highly reflective inner surfaces of the high pressure pipes 11, 13, repeatedly bounced off the inner walls of the black hole, until it has passed a sufficient distance through the transparent or translucent working medium to thereby be fully absorbed, thus directly absorbing the working fluid is heated. Since the entire interior of the cavity formed by the high pressure pipes 11, 13 is reflective, the working fluid reaches a steadily increasing temperature throughout the working fluid, the entire cavity being regularly illuminated by the incident collected radiation, and radiating it again. of the fluid and the walls.

De hogedrukpijp 13 is open aan een einde 117, dat is gekeerd naar de torroïdale lens 15, en is bij dit open einde gemonteerd in een ringvormige monteringsplaat 119. De monteringsplaat 119 kan zijn ge-25 groefd voor het opnemen van het open einde van de pijp 13, en kan daar aan zijn gelast voor het verzekeren van de drukbetrouwbaarheid van het vat. De buitenpijp 87 bevat een soortgelijk open einde 121, dat op soortgelijke wijze, b.v. door lassen, is bevestigd aan de ringvormige draagplaat 119. Deze beyestiging kan zijn versterkt door een aantal 30 versterkingslijven 120, welke lijven 120 ook dienen voor het verstijven van de monteringsplaat 119· Het andere einde 71 van de hogedrukpijp 13 is afgesloten, b.v. door een halfbolvormige eindkap 123, gelast aan het einde van de pijp 13. De halfbolvormige eindkap 123 bevat een opening, die is bevestigd aan een inlaatpijp 125, en door middel van deze in-3^ laatpijp 125 en een vacuumpakking 127 is gemonteerd aan een einddraag- V . / \ \ 780 7 4 7 7 4 15 plaat 129. Het andere open einde van de buitenpijp 87 is ook bevestigd aan de einddraagplaat 129, concentrisch ten opzichte van de pijp 125.The high pressure pipe 13 is open at one end 117, which faces the toroidal lens 15, and is mounted at this open end in an annular mounting plate 119. The mounting plate 119 may be grooved to receive the open end of the pipe 13, and may be welded thereon to ensure the pressure reliability of the vessel. The outer pipe 87 includes a similar open end 121, which is likewise, e.g. by welding, is attached to the annular support plate 119. This fastening may be reinforced by a number of reinforcement webs 120, which webs 120 also serve to stiffen the mounting plate 119. The other end 71 of the high-pressure pipe 13 is closed, e.g. by a hemispherical end cap 123 welded to the end of the pipe 13. The hemispherical end cap 123 includes an opening attached to an inlet pipe 125, and by means of this inlet pipe 125 and a vacuum gasket 127 is mounted to a final wear- V. Plate 129. The other open end of the outer pipe 87 is also attached to the end support plate 129, concentric to the pipe 125.

De pijpen 13 en 87 zijn dus concentrisch gemonteerd tussen de platen 19 en 129 voor het vormen van een dewarhuis voor het zwarte gat, waar-5 bij de ruimte 89 tussen de pijpen onder vacuum is geplaatst voor het isoleren van de pijp 13.Thus, the pipes 13 and 87 are concentrically mounted between the plates 19 and 129 to form a black hole dewar housing, the space 89 between the pipes being placed under vacuum to insulate the pipe 13.

Een aan de draagplaat 119 gelijke draagplaat 131 is aan het andere eindvlak van de torroïdale lens 15 geplaatst, waarbij het paar draagplaten 119 en 131 aan de lens 15 is vastgeklemd door een aantal 10 bouten 133. Ringvormige pakkingen 135 en 137 kunnen worden gebruikt voor het op de platen 119 en 131 afdichten van de lens 15, waarbij de pakkingen 135, 137 zijn samengedrukt tussen de elementen door de bouten 133. Deze gehele constructie vormt dus een stijve holte, gevormd door de pijpen 11, 13, de platen 119, 131 en de lens 15, die een aanzienlij-15 ke constructiesterkte heeft voor het weerstaan van de zeer hoge drukken in de holte.A support plate 131 equal to the support plate 119 is placed on the other end face of the toroidal lens 15, the pair of support plates 119 and 131 being clamped to the lens 15 by a number of bolts 133. Annular gaskets 135 and 137 can be used for sealing the lens 15 to the plates 119 and 131, the gaskets 135, 137 being compressed between the elements by the bolts 133. Thus, this entire structure forms a rigid cavity formed by the pipes 11, 13, the plates 119, 131 and the lens 15, which has a substantial construction strength to withstand the very high pressures in the cavity.

Op te merken is, dat naast het bolstaande buitenoppervlak van de lens 15, de binnendiameter daarvan een paar snijdende, coaxiale, afgeknot kegelvormige oppervlakken 139 en lUl bevat, welke oppervlak-20 ken een tweede brekend oppervlak vormen om te helpen bij het breken van de invallende straling naar een baan in hoofdzaak samenvallend met de hartlijn van de pijpen 11, 13.It should be noted that in addition to the convex outer surface of the lens 15, the inner diameter thereof includes a pair of intersecting, coaxial, frusto-conical surfaces 139 and 11, which surfaces form a second refracting surface to aid in breaking the incident radiation to a path substantially coincident with the centerline of the pipes 11, 13.

Een derde cilindrische omsluiting 1^3 met een betrekkelijk klein gewicht kan worden gebruikt voor het omgeven van de pijp 87 en het 25 daartussen dragen van een laag thermische isolatie 1^5, die de thermi sche convectieverliezen van het stelsel vermindert. De pijp 87 kan aan de eindplaat 129, indien gewenst, zijn bevestigd door een L-vormige, ringvormige steun 1^7 en een aantal bouten ll+9, zodat de eindplaat van het stelsel verwijderbaar kan zijn 'gemaakt voor het mogelijk maken van 30 toegang tot de onder vacuum geplaatste holte 89.A third relatively small weight cylindrical enclosure 1 ^ 3 can be used to surround the pipe 87 and to support a layer of thermal insulation 1 ^ 5 therebetween, which reduces the thermal convection losses of the system. The pipe 87 may be attached to the end plate 129, if desired, by an L-shaped, annular support 1 ^ 7 and a number of bolts 11 + 9, so that the end plate of the assembly can be made removable to allow access to the vacuum-filled cavity 89.

Zoals uiteengezet, wordt het gehele cassegrain-spiegelstelsel gedraaid rond een hartlijn, samenvallende met het middelpunt van de lens 15 en loodrecht op de hartlijn van de pijpen 11, 13 om rekening te houden met seizoenveranderingen in de onderlinge stand van de zon 35 en de aarde. Zoals weergegeven in de fig.l en ^ verbindt een kegelvor- 7807477 16 mige buis 151 de opening hl in de primaire spiegel 31 met een sluiter-stelsel bij de torroïdale lens 15· Deze buis 151 wordt gebruikt voor het buiten het gebied van de sterke straling tussen de opening i+1 en de lens 15 sluiten van vreemde voorwerpen.As explained, the entire cassegrain mirror system is rotated about a centerline, coincident with the center of the lens 15 and perpendicular to the centerline of the pipes 11, 13 to account for seasonal changes in the position of the sun 35 and the Earth . As shown in FIGS. 1 and 1, a cone-shaped tube 151 connects the aperture h1 in the primary mirror 31 to a shutter assembly at the toroidal lens 15. This tube 151 is used for out-of-range high power radiation between the opening i + 1 and the lens 15 closing foreign objects.

5 Het sluiterstelsel omgeeft volledig de buitenzijde van de torro- idale lens 15, en bevat een terugkaatsend binnenoppervlak voor het zo veel mogelijk opheffen van het verlies aan zonnestraling door de lens 15. De sluiter is uitgevoerd als een bolstaande, cilindrische hhls 153 die aan zijn open einden is gemonteerd aan een aantal rollen 155, zodat 10 de sluiter 153 kan draaien rond de dagelijkse hartlijn gedurende de dagelijkse beweging van het lensstelsel rond de pijpen 11, 13. Een zijde van de sluiter 153 bevat een opening 157, die samenwerkt met een overlappende flens 159, die zich uitstrekt vanaf het onderste einde van de kegelvormige buis 151. Zoals is te zien in fig.4 beweegt de flens 159 15 wanneer het cassegrain-spiegelstelsel en zijn bevestigde buis 151 draai en in de door de pijl l6l aangeduide richting, onder de opening 157 van de sluiter 153 teneinde seizoenverstellingen mogelijk te maken, waarbij tegelijkertijd een terngkaatsend oppervlak, dat de lens 15 omgeeft, over het grootst mogelijke oppervlaktegebied wordt gehandhaafd.5 The shutter assembly completely surrounds the outside of the toroidal lens 15, and includes a reflective inner surface to minimize the loss of solar radiation through the lens 15. The shutter is configured as a convex, cylindrical hhls 153 that are on open ends are mounted on a number of rollers 155 so that the shutter 153 can rotate about the daily axis during the daily movement of the lens system around the pipes 11, 13. One side of the shutter 153 includes an opening 157 which cooperates with a overlapping flange 159, which extends from the lower end of the conical tube 151. As can be seen in Figure 4, the flange 159 moves as the cassegrain mirror system and its attached tube 151 rotate and in the direction indicated by the arrow 166 below the aperture 157 of the shutter 153 to allow for seasonal adjustments, while at the same time a reflective surface surrounding the lens 15 over the largest possible surface area is maintained.

20 De enige opening voor het ontsnappen van stralingsenergie is dus door de kegelvormige buis 151, hetgeen, zoals uiteengezet, een directe straling naar de zon Vereist, hetgeen onmogelijk is. Omdat het gehele slui-terstelsel,dat de sluiter 153, de flens 159 en de buis 151 bevat, wordt gedraaid door de beweging van de primaire spiegel 31, waarbij de slui-25 ter draait op de rollen 155, blijft de opening 157 te allen tijde naar de hartlijn gericht van het cassegrain-spiegelstelsel.Thus, the only opening for radiant energy to escape is through the conical tube 151, which, as explained, requires direct radiation to the sun, which is impossible. Since the entire shutter assembly, which includes the shutter 153, the flange 159, and the tube 151, is rotated by the movement of the primary mirror 31, with the shutter rotating on the rollers 155, the opening 157 remains at all time towards the centerline of the cassegrain mirror system.

In het stelsel is een inrichting opgenomen voor het veranderen van de werkzame afmeting van het door de terugkaatsende oppervlakken gevormde zwarte gat. Deze inrichting kan het best worden verduidelijkt 30 onder verwijzing naar de fig.1*· en 6, en bevat een cilindrisch ferro- deel 163, waarvan de buitendiameter iets kleiner is dan de binnendia-meter van de pijp 13. Tussen deze diameters is een kogellegerconstruc-tie geplaatst, die een legerafstandsring 165 en een aantal kogels 167 bevat. De legerafstandsring 165 wordt op zijn plaats gehouden tussen 35 de ferro-cilinder 163 en de pijp 13 door een eerste aantal plaatsings- °V 780 74 7 7 >Included in the system is an apparatus for changing the effective size of the black hole formed by the reflecting surfaces. This device is best explained with reference to FIGS. 1 and 6, and includes a cylindrical ferrous part 163, the outer diameter of which is slightly smaller than the inner diameter of the pipe 13. Between these diameters is a ball bearing construction, which includes a bearing spacer 165 and a number of balls 167. The bearing spacer 165 is held in place between the ferrous cylinder 163 and the pipe 13 by a first number of insertion positions 780 74 7 7>

ITIT

platen 169, welke platen zijn bevestigd aan het ferro-deel 163 door een aantal schroeven 171, en een tweede ringvormige plaatsingsring 173 die op soortgelijke wijze is bevestigd. De ring 173 heeft een sterk terugkaatsend buitenoppervlak 175 en bevat een middenopening 177, die 5 kleiner is dan de binnendiameter van het cilindrische ferro-deel. 163,- - waarbij de ring 173 een spiegel vormt, die zich vanaf een plaats bij de binnendiameter van de pijpen 13 uitstrekt naar de opening 177.plates 169, which plates are attached to the ferrous part 163 by a number of screws 171, and a second annular placement ring 173 which is similarly attached. The ring 173 has a highly reflective outer surface 175 and includes a center opening 177 which is smaller than the inner diameter of the cylindrical ferrous part. 163, wherein the ring 173 forms a mirror extending from a location at the inner diameter of the pipes 13 to the opening 177.

Een tweede platte spiegel 179 is door een sterdeel l8l, dat is bevestigd aan de binnendiameter van het ferro-deel 163, gemonteerd.A second flat mirror 179 is mounted by a star portion 18l, which is attached to the inner diameter of the ferrous portion 163.

10 De buitendiameter van de cirkelvormige spiegel 179 is groter dan de dia meter van de opening 177, zodat het paar spiegelende elementen 173 en 179 een plat spiegelend einde vormt voor de pijp 13. Er is een ruimte aanwezig tussen de spiegel 179 en de binnendiameter van het cilindrische ferro-deel 163 teneinde de stroming mogelijk te maken van het werk-15 fluïdum rond de buitenzijde van de spiegel 179· Omdat het fluïdum vrij rond de spiegel 179 kan stromen, is geen drukverschil aanwezig over dit element, waarbij ongeacht de druk in de pijp 13, het gehele spiegel-samenstel vrij kan rollen op de kogellegers 167 volgens de hartlijn van de pijp 13.The outer diameter of the circular mirror 179 is larger than the diameter of the opening 177, so that the pair of mirror elements 173 and 179 form a flat mirror end for the pipe 13. There is a space between the mirror 179 and the inner diameter of the cylindrical ferrous portion 163 to allow the flow of the working fluid around the outside of the mirror 179 · Since the fluid can flow freely around the mirror 179, there is no pressure difference over this element, regardless of the pressure in the pipe 13, the entire mirror assembly can freely roll on the ball bearings 167 along the axis of the pipe 13.

20 Een beweging van dit platte spiegelsamenstel wordt tot stand gebracht door het bewegen van een paar permanente magneten in de vorm van ringvormige segmenten 183 en 185, welke segmenten elk zijn gemonteerd en geschroefd aan een paar schroefstangen 187· Elk der stangen 187 is draaibaar gemonteerd in een eerste eindleger 189, gemonteerd aan 25 de draagplaat 119, en een tweede leger 190, gemonteerd in openingen in de einddraagplaat 129. De schroefdelen 187 strekken zich buiten de eindplaat 129 uit voor het dragen van kettingwielen 191, die elk worden aangegrepen door een ketting 193. De ketting 193 wordt verder aangegrepen door een kettingwiel 195, bevestigd aan de rotor van een elektro-30 motor 197. De elektromotor 197 dient dus voor het draaien van elk der vier schroefstangen 187 in dezelfde richting, welke stangen op hun beurt langs de magneetsegmenten 183 en 185 schroeven voor het bewegen daarvan langs de lengte van de pijp 13· De magnetische kracht tussen deze segmenten 183, 185 en het ferro-element 163 wordt gebruikt voor 35 het met de bewegende magneetgedeelten 183, 185 meetrekken van de platte \ Q 7807477 18 ♦' spiegelconstructie. Het draaien van de motor 197 beweegt dus de platte spiegeltussenwand, die de spiegels 173 en 179 bevat, langs de lengte van de pijp 13 voor het veranderen van de werkzame afmeting van het zwarte gat 11,13. Omdat alleen de magnetische kracht van de magneten 5 I83 en I85 door de hogedrukpijp 13 gaat, wordt de drukbetrouwbaarheid van de pijp niet beïnvloed door een stelsel van deze soort. Vele andere werkwijzen kunnen worden gebruikt voor het bewegen van de magneetseg-menten 183, 185, zoals lineaire contouren, waarbij echter in elk geval de magneten bij voorkeur tussen de pijpen 13 en 87 zijn geplaatst voor 10 het op afstand bewegen van de platte spiegelconstructie.Movement of this flat mirror assembly is accomplished by moving a pair of permanent magnets in the form of annular segments 183 and 185, each of which segments are mounted and screwed onto a pair of threaded rods 187 · Each of the rods 187 is rotatably mounted in a first end bearing 189 mounted on the support plate 119, and a second bearing 190 mounted in openings in the end support plate 129. The screw members 187 extend outside the end plate 129 to support sprockets 191, each of which is engaged by a chain 193. The chain 193 is further engaged by a sprocket 195 attached to the rotor of an electric motor 197. Thus, the electric motor 197 serves to rotate each of the four threaded rods 187 in the same direction, which rods in turn run along the magnetic segments 183 and 185 screws for moving them along the length of the pipe 13 · The magnetic force between these segments 183, 185 and the ferrous element 163 is used for pulling the flat mirror construction along with the moving magnet parts 183, 185. Thus, the rotation of the motor 197 moves the flat mirror partition including the mirrors 173 and 179 along the length of the pipe 13 to change the effective size of the black hole 11, 13. Since only the magnetic force of magnets 583 and 185 passes through the high-pressure pipe 13, the pressure reliability of the pipe is not affected by a system of this kind. Many other methods can be used to move the magnet segments 183, 185, such as linear contours, however, in any case, the magnets are preferably positioned between the pipes 13 and 87 to move the flat mirror structure at a distance.

Met de platte spiegelconstructie, die de spiegels 173 en 179 bevat, naast de torroïdale lens 15, wordt het zwarte gat, waarin gelijkblijvende hoge temperaturen worden gehandhaafd door de zonnestraling, begrensd tot het gebied tussen de platte spiegel 173, 179 en het boven-15 einde van de hogedrukpijp 11. Zoals hierna gedetailleerder wordt uit eengezet kan het opslagvermogen van het stelsel, wanneer de druk of de temperatuur in het zwarte gat toeneemt, worden versteld door het bewegen van de platte spiegel 173, 179 naar de inlaat 125 van de pijp 13, waarbij het volume van het zwarte gat werkzaam wordt verdubbeld wanneer 20 &e platte spiegel 173, 179 zijn andere einde bereikt. Tijdens bedrijf wordt de platte spiegel 173, 179 's morgens voor de dageraad bij de torroïdale lens 15 geplaatst. Wanneer de zon boven de horizon uitstijgt en het werkfluïdum in de holte verwarmt tot een vooraf gestelde temperatuur, is de motor 197 onder regeling van een tenqperatuurtaster en 25 servo-stelsel werkzaam voor het bewegen van de platte spiegel 173, 179 langs de hartlijn van de pijp 13, waardoor het volume van de verzamel-holte voor zonne-energie wordt vergroot. Het is duidelijk, dat hoewel geen drukverschil aanwezig is over de platte spiegel 173, 179» een aanzienlijke thermische gradiënt aanwezig is op deze plaats in het stelsel, 30 omdat het fluïdum bovenstrooms van de platte spiegel 173, 179 niet onder hevig is aan zonnestraling en derhalve betrekkelijk koel is in vergelijking met het hoge temperatuursfluïdum in de spiegelende wanden van de in afmeting verstelbare holte. Enige thermische convectie kan plaats vinden door de ruimten rond de platte spiegel 179 voor het verwarmen 35 van het inlaatwater, waarbij echter is aangenomen, dat onder gebruike-With the flat mirror construction, which includes mirrors 173 and 179, adjacent to the toroidal lens 15, the black hole in which consistently high temperatures are maintained by the solar radiation is confined to the area between the flat mirror 173, 179 and the top 15 end of the high pressure pipe 11. As explained in more detail below, the storage capacity of the system, as the pressure or temperature in the black hole increases, can be adjusted by moving the flat mirror 173, 179 to the inlet 125 of the pipe 13, the volume of the black hole being effectively doubled when 20 & e flat mirror 173, 179 reaches its other end. In operation, the flat mirror 173, 179 is placed at the toroidal lens 15 in the morning before dawn. When the sun rises above the horizon and the working fluid in the cavity heats to a predetermined temperature, the motor 197 operates under the control of a temperature probe and servo system to move the flat mirror 173, 179 along the centerline of the pipe 13, thereby increasing the volume of the solar collection cavity. Obviously, although no differential pressure is present across the flat mirror 173, 179, a significant thermal gradient is present at this location in the system, because the fluid upstream of the flat mirror 173, 179 is not subject to solar radiation and therefore, is relatively cool compared to the high temperature fluid in the specular walls of the size-adjustable cavity. Some thermal convection can take place through the spaces around the flat mirror 179 for heating the inlet water, but it has been assumed that using

OO

V 780 74 7 7 * 19 lijke werkomstandigheden, een onafgebroken stroming plaats vindt van werkfluïdum door de inlaat 125, waardoor de convectie bovenstrooms door de ruimten rond deze spiegel 179 wordt beperkt.V 780 74 7 7 * 19 operating conditions, a continuous flow of working fluid through the inlet 125 occurs, thereby limiting the convection upstream through the spaces around this mirror 179.

Onder verwijzing naar de fig. 4, 5> 6 en 8 wordt thans het mecha-5 nisme voor het dragen van de schoren 1+9 en 51 van fig.l, en voor het regelen van het dagelijks draaien van het cassegrain-spiegelstelsel, besproken. Een paar versterkingsringen 199 en 201 omringt de pijp 87 op plaatsen bij de torroïdale lens 15. Deze ringen 199» 201 zijn bevestigd aan de pijp 8j door een aantal volgens de omtrek op onderlinge 10 afstanden liggende steunen 203, en zijn bevestigd voor het dragen van een paar naar elkaar gekeerde, ringvormige, C-vormige gootprofielen 205 en 207· De C-vormige gootprofielen 205 en 207 zijn op hun beurt b.v. door steunen 208 (fig.6) bevestigd aan de monteringsschoren 23 en 25» genoemd in samenhang met fig.l. De monteringsschoren 23 en 25 dra-15 gen dus de C-vormige gootprofielen 205 en 207 direct vanaf het funde- ringsplatform 17» en dienen door de steunen 203 voor het dragen van het middengedeelte van de hogedrukpijpen 11, 13, zodat geen bovenmatige spanning wordt geplaatst op de torroïdale lens 15 door het gewicht van het cassegrain-spiegelstelsel.Referring now to FIGS. 4, 5> 6 and 8, the mechanism for carrying struts 1 + 9 and 51 of FIG. 1, and for controlling the daily rotation of the cassegrain mirror system, is now described, discussed. A pair of reinforcement rings 199 and 201 surround pipe 87 at locations near the toroidal lens 15. These rings 199 »201 are attached to pipe 8j by a plurality of circumferentially spaced supports 203, and are mounted to support a pair of facing, annular, C-shaped gutter profiles 205 and 207 · The C-shaped gutter profiles 205 and 207 are in turn eg attached to mounting struts 23 and 25 by brackets 208 (FIG. 6) in conjunction with FIG. The mounting struts 23 and 25 support the C-shaped gutter profiles 205 and 207 directly from the foundation platform 17 »and serve through the supports 203 for carrying the middle part of the high-pressure pipes 11, 13, so that no excessive stress is created. placed on the toroidal lens 15 by the weight of the cassegrain mirror system.

20 Een paar halfbolvormige tandwielsegmenten 209 en 211 wordt ge dragen voor een beweging langs de C-vormige gootprofielen 205 en 207 door een aantal rollen 213. Elk der rollen 213 is door een bout 215 en een moer 217 draaibaar gemonteerd aan een van de tandwielsegmenten 209, 211. De tandwielsegmenten 209, 211 zijn verbonden door een aantal 25 gootprofieldelen 218, dat b.v. door lassen daaraan is bevestigd, voor het vormen van een eendelige constructie. De gehele constructie, die de tandwielsegmenten 209, 211 en de gootprofieldelen 218 bevat, kan dus vrij draaien rond de hartlijn van de hogedrukpijpen 11, 13 door een beweging van rollen 213 in de gootprofielen 205 en 207· De tandwielseg-30 menten 209 en 211 zijn in ineengrijping met rechte tandwielen 219 en 221, die zijn gemonteerd aan een gemeenschappelijke as 223, die draaibaar is gemonteerd in kussenblokken 225 en 227 aan een vaste draagconstructie 229. De as 223 is bevestigd aan een kettingwiel 231, aangegrepen door een ketting 233, die wordt aangedreven door een kettingwiel ^ 235, bevestigd aan de rotor van de motor 59, door de tandwielkast 6l.A pair of hemispherical gear segments 209 and 211 are supported for movement along the C-shaped channel profiles 205 and 207 by a number of rollers 213. Each of the rollers 213 is rotatably mounted to one of the gear segments 209 by a bolt 215 and a nut 217. , 211. The gear segments 209, 211 are connected by a number of gutter profile parts 218, which eg is attached thereto by welding to form a one-piece construction. The entire construction, which includes the gear segments 209, 211 and the gutter profile parts 218, can thus rotate freely around the center line of the high-pressure pipes 11, 13 by a movement of rollers 213 in the gutter profiles 205 and 207 · The gear segments 209 and 211 are engaged with spur gears 219 and 221 mounted on a common shaft 223 pivotally mounted in pad blocks 225 and 227 on a rigid support structure 229. The shaft 223 is attached to a sprocket 231 engaged by a chain 233, which is driven by a sprocket ^ 235 attached to the rotor of the motor 59 through the gearbox 61.

7807477 207807477 20

De motor 59 is bij voorkeur een synchrone klokmotor, die door de tandwielkast 6l de tandwielsegmenten 209 en 211 aandrijft1 met een snelheid, gelijk aan de draaisnelheid van de aqrde.The motor 59 is preferably a synchronous clock motor, which drives the gear segments 209 and 211 through the gearbox 61 at a speed equal to the speed of rotation of the earth.

Een tegenover elkaar liggend paar gootprofieldelen 218 draagt ^ een paar coaxiale assen 2kl, welke assen:, zich vanaf deze gootprofielen 218 naar buiten uitstrekken. B.v. door legers 2k3 is aan deze assen 2kl een paar draagplaten 21*5 gemonteerd aan weerszijden van de lens 15, welke platen op hun beurt stevig zijn bevestigd aan de schoren 1*9 en 51, b.v. door bouten 2l*7en 21*9. Het is duidelijk, dat een paar schoren |_0 1*9, 51 zodoende aan weerszijden van de lens 15 is bevestigd, welke scho ren op hun beurt zijn bevestigd aan draagflenzen 53, 57 (fig.l), die zich op onderlinge afstanden aan de primaire spiegel 31 bevinden. De assén 2l*l verschaffen dus een draaihartlijn voor het gehele cassegrain-spiegelstelsel rond het middelpunt van de torroïdale lens 15, waarbij de door de bedieningsorganen 1*5 en 1*7 (fig.l) verschafte beweging dus is beperkt tot een draaien om deze hartlijn 2l*l. Het is duidelijk, dat deze hartlijn door de steunen 19, 21, 23, 25 direct vanaf de betonnen * fundering 17 wordt gedragen, zodat het gewicht van het spiegelstelsel niet direct op het middelpunt van het door de pijpen 11 en 13 gevormde 20 zwarte holte, wordt gedragen. Wanneer de klokmotor 59 zijn kettingwiel 235 aandrijft, draait het gehele samenstel, dat de tandwielsegmenten 209 en 211, de gootprofieldelen 218 en de bevestigde assen 21+1 bevat, overeenkomstig het dagelijks draaien van de aarde, waardoor een draaien wordt opgewekt door de delen 1*9 en 51 in het cassegrain-spiegelstelsel, 25 welk draaien dit spiegelstelsel dwingt de onderlinge beweging te volgen tussen de zon en de aarde.An opposing pair of channel profile members 218 carries a pair of coaxial shafts 21 which extend outwardly from these channel profiles 218. E.g. by armies 2k3 a pair of supporting plates 21 * 5 is mounted on these axes 2kl on either side of the lens 15, which plates are in turn firmly attached to the struts 1 * 9 and 51, e.g. by bolts 2l * 7and 21 * 9. It is clear that a pair of braces | 0 1 * 9, 51 are thus attached to either side of the lens 15, which braces are in turn attached to carrier flanges 53, 57 (FIG. 1) spaced apart the primary mirror 31. The axes 21 * 1 thus provide a center of rotation for the entire cassegrain mirror system about the center of the toroidal lens 15, thus limiting the movement provided by the controls 1 * 5 and 1 * 7 (Fig. 1) to rotate about this centerline 2l * l. It is clear that this centerline is carried by the supports 19, 21, 23, 25 directly from the concrete foundation 17, so that the weight of the mirror system is not directly at the center of the black cavity formed by the pipes 11 and 13 , is worn. When the clock motor 59 drives its sprocket 235, the entire assembly, which includes the gear segments 209 and 211, the gutter section parts 218 and the attached shafts 21 + 1, rotates according to the daily rotation of the earth, thereby generating a rotation by the parts 1 * 9 and 51 in the cassegrain mirror system, which rotation forces this mirror system to follow the mutual movement between the sun and the earth.

Zoals het duidelijkst weergegeven in de fig.l, k, 7 en 8, is de primaire montering voor het stelsel voor het omzetten vein zonne-ener-gie, bij voorkeur tot stand gebracht, doordat de eindplaat 129 is be-30 vestigd aan het inlaateinde van het stelsel, en een soortgelijke eind plaat 2l+7 op gelijke wijze, hoewel omgekeerd, is gemonteerd aan het uitlaat- of bovenste einde van de hogedrukpijp 11, zoals weergegeven in fig.7. Deze eindplaten 129, 2l+7 worden gedragen door de betonnen masten 27 en 29· Zoals reeds uiteengezet, is het voordelig gebleken, 35 het stelsel zodanig te monteren, dat de hartlijn van de hogedrukpijpen CL 780 74 77 9 21 11 en 13 evenwijdig is aan de hartlijn van de aarde op de plaats, waar het stelsel is geïnstalleerd. Teneinde dit installeren te vergemakkelijken, zoals in het bijzonder weergegeven in fig.8, kunnen de eind-platen 129, 247 zijn bevestigd aan kussenblokken 249 en 251, en zodoen-5 de draaibaar zijn gemonteerd aan een paar assen 253 en 255· De assen 253 en 255 worden op hun beurt gedragen door paren kussenblokken 257 en 259, die zijn bevestigd aan de bovenkant van de betonnen masten 27 en 29· Door het gebruik van deze draaimontering, kan de hoogte van de betonnen masten 27 en 29, alsmede hun onderlinge afstand, door de 10 fabrikant zijn aangegeven voor een bepaalde plaats. De betonnen masten kunnen dan tot de gewenste hoogte worden gestort, zodat het stelsel direct daaraan kan worden geïnstalleerd door het bevestigen van de kussenblokken 257 en 259 aan de betonnen mast. Indien het installeren op juiste wijze wordt uitgevoerd, is de hartlijn van het cassegrain-15 spiegelstelsel bij het op juiste wijze volgen van de beweging van de zon, loodrecht op de hartlijn van de pijpen 11, 13 in het equinox, en daarvan afwijkend voor het rekening houden met .seizoenveranderingen door het bedienen van de bedieningsorganen 1+5 en 1+7.As shown most clearly in FIGS. 1, k, 7 and 8, the primary mounting for the solar energy conversion system is preferably accomplished by attaching the end plate 129 to the inlet end of the system, and a similar end plate 2l + 7 similarly, although inverted, is mounted on the outlet or upper end of the high pressure pipe 11, as shown in Fig. 7. These end plates 129, 2l + 7 are supported by the concrete masts 27 and 29 · As already explained, it has proved advantageous to mount the system in such a way that the center line of the high pressure pipes CL 780 74 77 9 21 11 and 13 is parallel to the centerline of the Earth where the galaxy is installed. In order to facilitate this installation, as shown in particular in Fig. 8, the end plates 129, 247 may be attached to pillow blocks 249 and 251, and thus rotatably mounted on a pair of shafts 253 and 255 · The shafts 253 and 255, in turn, are carried by pairs of pillow blocks 257 and 259, which are attached to the top of the concrete masts 27 and 29. By using this pivot mount, the height of the concrete masts 27 and 29, as well as their mutual distance, specified by the 10 manufacturer for a particular location. The concrete masts can then be poured to the desired height, so that the system can be installed directly thereon by attaching the pillow blocks 257 and 259 to the concrete mast. If the installation is properly performed, the centerline of the cassegrain-15 mirror system, when properly tracking the movement of the sun, is perpendicular to the centerline of the pipes 11, 13 in the equinox, and is different from it. take into account seasonal changes by operating controls 1 + 5 and 1 + 7.

Zoals weergegeven in fig.7 is de montering van het bovenste ein-20 &e van de hogedrukpijp 11 in hoofdzaak gelijk aan de montering van het onderste einde van de hogedrukpijp 13. De hogedrukpijp 11 bevat een halfbolvormige eindkap 26l, die is verbonden met een uitlaatpijp 263, die door de vacuumpakking 265 is gemonteerd aan de eindplaat 247· De buitenpijp 87 is door een L-vormige, ringvormige, flenssteun 267, die 25 daaraan i gelast, verbonden met de eindplaat 247 door een aantal bouten 269, waarbij de uitwendige, isolatiedragende mantel 143 eveneens kan zijn gemonteerd aan de steun 267.As shown in Fig. 7, the mounting of the upper end-20 & e of the high pressure pipe 11 is substantially equal to the mounting of the lower end of the high pressure pipe 13. The high pressure pipe 11 includes a hemispherical end cap 26l, which is connected to an exhaust pipe 263, which is mounted to the end plate 247 by the vacuum packing 265. The outer pipe 87 is connected to the end plate 247 by an L-shaped, annular, flange support 267, which is welded thereto, by a number of bolts 269, whereby the outer, insulation bearing jacket 143 may also be mounted on support 267.

Onder verwijzing naar fig.9 wordt een andere uitvoeringsvorm van de torroïdale lens 15 beschreven. Bij deze uitvoeringsvorm is de tota-30 le constructie gelijk aan die, beschreven onder verwijzing naar fig.4, behalve dat de binnendiameter van de lens 15 een cilindrische binnenwand bevat in plaats van snijdende, afgeknot kegelvormige, brekende oppervlakken, welke cilindrische binnenwand gestreept of gegroefd is voor het vormen van een lens van Fresnel 271. Deze lens 271 is werkzaam op 35 een wijze, die in hoofdzaak gelijk is aan die van de lensconstructie \ Q 780 74 77Referring to Fig. 9, another embodiment of the toroidal lens 15 is described. In this embodiment, the overall construction is similar to that described with reference to Fig. 4, except that the inner diameter of the lens 15 includes a cylindrical inner wall instead of intersecting, frusto-conical, refracting surfaces, which are cylindrical inner wall or grooved to form a Fresnel 271 lens. This lens 271 operates in a manner substantially the same as that of the lens construction.

VV

» * 22 van fig.U, waarbij invallende straling 39 wordt gebroken voor het buigen van de zonnestraling naar een richting, die dichter in lijn ligt met de hartlijn van de hogedrukpijpen 11, 13, zoals weergegeven bij 65· Het is voor deskundigen te onderkennen, dat de lens van Fresnel van 5 fig.9 het optische equivalent is van de lensconstructie van fig.U.* * 22 of Fig. U, where incident radiation 39 is refracted to bend the solar radiation in a direction more closely aligned with the centerline of the high pressure pipes 11, 13, as shown at 65. It is recognized by those skilled in the art that the Fresnel lens of FIG. 9 is the optical equivalent of the lens construction of FIG.

Onder het thans verwijzen naar fig.10 wordt een gebruikelijk algemeen stelsel beschreven voor toepassing van de onderhavige omzet-inrichting. Zoals reeds uiteengezet, wordt zonnestraling, die op de primaire spiegel 31 invalt, teruggekaatst van de secundaire spiegel 33 10 voor het binnengaan van de optische holte, bepaald door de kleine ope ning, verschaft in de sluiter 153» die de lens 15 omgeeft. Deze zonne-energie wordt herhaaldelijk teruggekaatst van de terugkaatsende binnen-oppervlakken van de optische holte, bepaald door de binnenwanden van de pijpen 11 en 13 en een beweegbare, platte, spiegelconstructie, die 15 de spiegels 173 en 179 bevat. Te allen tijde gedurende de werking van dit stelsel is het gehele volume van de pijpen 11, 13 gevuld met een fluïdum, waarvan de dichtheid gelijk is aan de vloeistofdichtheid van het werkmedium. Wanneer dus eenmaal het triple-punt is overschreden, heeft het fluïdum in de optische holte de eigenschappen van een gas, t 20 maar toch de dichtheid van vloeistof, omdat een voldoende hoge druk wordt gehandhaafd op het stelsel voor het handhaven van deze dichtheid. Ten behoeve van de rest van de beschrijving wordt het fluïdum in de zwarte holte hierna aangeduid als een vloeistof, ongeacht zijn temperatuur. Water wordt uit een voorraadhouder 273 geleverd door een met de 25 hand te regelen klep 67 en de hogedrukpomp 69 aan de inlaatpijp 125 van de pijp 13. De pomp 69 kan zijn ontworpen voor het handhaven van een gegeven drukhoogte in het stelsel, welke drukhoogte wordt gekozen om de dichtheid van het werkfluïdum in het stelsel gelijk te houden aan de vloeistofdichtheid van het fluïdum. Fluïdum, dat in het stelsel 30 wordt gepompt, gaat door de platte spiegel 173, 179 0® Het zwarte gat binnen te gaan en te worden verwarmd door een directe absorptie van zonne-energie. De door dit absorberen verkregen vloeistof met de uiterst hoge temperatuur, en hoge druk, wordt door middel van de uitlaatpijp 263 geleid door een automatisch geregelde klep 275 naar een stoomturbi-35 ne 277, b.v. gebruikt voor het drijven van een elektriciteitsgenerator Ü 780 74 7 7 * 23 279. De draaisnelheid van de turbine 277 en generator 279 kan b.v. worden geregeld door een elektronisch regelstelsel 28l, gebruikt voor het regelen van de klep 275- Het is duidelijk, dat een drukverschil heerst over de klep 275, zodat een veel lagere druk aanwezig is bij de in-5 laat 283 van de turbine 277 dan in het zwarte gat, zodat de vloeistof onmiddellijk verdampt voor het produceren van een stoombron met een groot volume en een hoge druk voor het aandrijven van de turbine 277·Referring now to FIG. 10, a conventional general system for using the present converter is described. As already explained, solar radiation incident on the primary mirror 31 is reflected from the secondary mirror 33 10 to enter the optical cavity defined by the small opening provided in the shutter 153 surrounding the lens 15. This solar energy is repeatedly bounced off the reflective inner surfaces of the optical cavity defined by the inner walls of the pipes 11 and 13 and a movable flat mirror construction containing mirrors 173 and 179. At all times during the operation of this system, the entire volume of the pipes 11, 13 is filled with a fluid, the density of which is equal to the liquid density of the working medium. Thus, once the triple point is exceeded, the fluid in the optical cavity has the properties of a gas, t, but still the density of liquid, because a sufficiently high pressure is maintained on the system to maintain this density. For the rest of the description, the black cavity fluid is hereinafter referred to as a liquid regardless of its temperature. Water is supplied from a supply container 273 by a manually controllable valve 67 and the high pressure pump 69 to the inlet pipe 125 of the pipe 13. The pump 69 may be designed to maintain a given pressure height in the system, which pressure pressure becomes selected to keep the density of the working fluid in the system equal to the fluid density of the fluid. Fluid being pumped into the system 30 passes through the flat mirror 173, 179 0® Entering the black hole and being heated by a direct absorption of solar energy. The liquid with the extremely high temperature, and high pressure obtained by this absorption, is passed through the exhaust pipe 263 through an automatically controlled valve 275 to a steam turbine 277, e.g. used to drive an electricity generator 780 74 7 7 * 23 279. The rotational speed of the turbine 277 and generator 279 can be e.g. are controlled by an electronic control system 281, used to control the valve 275- It is clear that a pressure difference prevails over the valve 275, so that a much lower pressure is present at the inlet 283 of the turbine 277 than in the black hole, so that the liquid immediately evaporates to produce a large volume, high pressure steam source for driving the turbine 277

Het is tevens te onderkennen, dat de afgewerkte stoom of een ander gas uit de turbine 277 kan worden afgevoerd naar de atmosfeer of worden ge-10 condenseerd voor het leveren van water aan de voorraadhouder 273.It is also recognized that the spent steam or other gas from the turbine 277 may be vented to the atmosphere or condensed to supply water to the storage container 273.

De klokmotor 59, die via de tandwielkast 6l het cassegrain-spiegelstelsel aandrijft rond de dagelijkse hartlijn en elke dag, wordt gewoonlijk bekrachtigd vanaf een elektronisch motorregelstelsel 285, dat b.v. kan zijn verbonden met de generator 279 als een energie-15 bron, en die werkzaam is in antwoord op signalen, geproduceerd door een elektronische klok 287.The clock motor 59, which drives the cassegrain mirror system around the daily centerline and every day via the gearbox 61, is usually powered from an electronic motor control system 285, e.g. may be connected to generator 279 as an energy source, and operating in response to signals produced by an electronic clock 287.

Een soortgelijke elektronische klok 289 en een daarop reagerend hydraulisch regelstelsel 291 kunnen worden gebruikt voor het aandrijven van de bedieningsorganen k5 en U7 voor het verstellen van de onder-20 linge hartlijnen van de pijpen 11, 13 en het cassegrain-spiegelstelsel 31, 33 voor seizoenveranderingen, in de richting van de hartlijn van de aarde ten opzichte van de stand van de zon.A similar electronic clock 289 and a responsive hydraulic control system 291 can be used to drive the actuators k5 and U7 to adjust the mutual axes of the pipes 11, 13 and the cassegrain mirror system 31, 33 for seasonal changes. , toward the centerline of the Earth relative to the position of the Sun.

Zoals algemeen bekend, kan de onderlinge beweging tussen de aarde en de zon zeer nauwkeurig worden voorspeld, zodat dus de motor-25 regeling 285 en de hydraulische regeling 291 in nagenoeg alle gevallen doeltreffend de hartlijn van het cassegrain-spiegelstelsel 31, 33 richten voor het verzekeren, dat de gefocusseerde zonne-energie wordt geplaatst op de opening in de sluiter 153 en dus op het zwarte gat.As is well known, the mutual motion between the earth and the sun can be predicted very accurately, so that in almost all cases the motor control 285 and the hydraulic control 291 effectively orient the axis of the cassegrain mirror system 31, 33 for ensure that the focused solar energy is placed on the opening in the shutter 153 and thus on the black hole.

Als een ondersteuningsstelsel kunnen echter optische tasters 293 en 295 30 weergegeven in de fig.k en 9» worden gebruikt voor het verschaffen van foutsignalen voor het hydraulische bedieningsorgaan 291 en de motor-regeling 285. Indien de gefocusseerde zonne-energie zich niet in het midden in het kleine einde van de kegelvormige buis 115, gebruikt voor het monteren van de tasters 293 en 295, bevindt, treedt een gebrek aan 35 evenwicht op tussen tegenover elkaar liggende paar tasters 293 of een 7807477 * 2k ** soortgelijk, tegenover elkaar liggend paar tasters 295· De tegenover elkaar liggende tasters 293 kunnen dus worden gebruikt voor het verschaffen van een differentiaal-foutsignaal voor het hydraulische bedie-ningsorgaan 291, en kunnen heersen over de kloksignalen 289 teneinde 5 voor daardoor verschafte fouten, te verstellen. Op soortgelijke wijze kunnen de tasters 295» die differentiaal worden bediend, foutsignalen verschaffen voor het verstellen van het motorregelstelsel 285 in het geval van foutsignalen van de klok 287·However, as a support system, optical probes 293 and 295 30 shown in FIGS. 9 and 9 can be used to provide error signals for the hydraulic actuator 291 and the motor controller 285. If the focused solar energy is not centered located in the small end of the conical tube 115, used for mounting the probes 293 and 295, an imbalance occurs between opposing pair of probes 293 or a 7807477 * 2k ** similar, opposing pair probes 295 · The opposing probes 293 may thus be used to provide a differential error signal to the hydraulic actuator 291, and may control the clock signals 289 to adjust for errors provided thereby. Similarly, the probes 295 »operated differentially can provide error signals for adjusting the engine control system 285 in the event of clock error signals 287 ·

Het tot nu toe beschreven stelsel is een uiterst doeltreffende 10 inrichting voor het omzetten van zonne-energie, welke inrichting kan zijn gemonteerd op verschillende plaatsen op het oppervlak van de aarde door een eenvoudige draagconstructie, en die verstelt voor zowel dagelijkse als seizoenveranderingen in de onderlinge stand van de zon en de aarde en daarbij altijd het brandpunt van het cassegrain-spiegel-15 stelsel 31, 33 op een enkele plaats houdt op een vaste holte 11, 13·The system heretofore described is a highly effective solar energy conversion device, which may be mounted at various locations on the surface of the earth by a simple support structure, and which adjusts for both daily and seasonal changes in the mutual position of the sun and the earth, always keeping the focus of the cassegrain mirror-15 system 31, 33 in a single place on a fixed cavity 11, 13

Het handhaven van een vaste holte, zoals weergegeven, is bijzonder voordelig, doordat geen draaiafdichtingen of bewegende afdichtingen nodig zijn, die de kosten van het stelsel zouden verhogen, omdat dergelijke afdichtingen in staat zouden moeten zijn de uiterst hoge drukken en tem-20 peraturen, die in de onderhavige installatie zijn te verwachten, te weerstaan. Alle dagelijkse beweging van het cassegrain-spiegelstelsel 31, 33 is dus rond één enkele hartlijn, waardoor de torroidale lens 15» hoewel deze in een vaste stand is aangebracht, alle invallende energie kan breken langs de lengte van de hogedrukpijpen 11, 13. Daarnaast is 25 het gebruik van het direct absorberen van deze zonne-energie door het doorzichtige of doorschijnende fluïdummedium zelf, bijzonder doeltreffend, waarbij geen tussenliggende absorptieplaat of warmtewisselaars nodig zijn voor het absorberen van energie. Door het zeer klein houden van de optische opening, kan geen energie weer uit het stelsel worden 30 gestraald, omdat een dergelijke straling een terugstraling zou vereisen naar de zon, hetgeen de eerste wet van de thermodynamica zou breken.Maintaining a solid cavity, as shown, is particularly advantageous in that no rotary seals or moving seals are required, which would increase the cost of the system, since such seals should be able to withstand the extremely high pressures and temperatures, expected in the present installation. Thus, all daily movement of the cassegrain mirror system 31, 33 is around a single centerline, so that the torroidal lens 15 », although mounted in a fixed position, can break all incident energy along the length of the high pressure pipes 11, 13. In addition, The use of directly absorbing this solar energy through the transparent or translucent fluid medium itself, particularly effective, with no intermediate absorption plate or heat exchangers required to absorb energy. By keeping the optical aperture very small, no energy can be radiated out of the system again, because such radiation would require a back-radiation to the sun, which would break the first law of thermodynamics.

Door het op een minimum houden van convectieverliezen door een dewar-vatconstructie en andere isolatiewerkwijzen, kan de doeltreffendheid van dit stelsel voor het absorberen van energie verder op een zeer hoog 35 niveau worden gehouden. Daarnaast is het stelsel werkzaam als een mid- C, 7807477 ί 25 del voor het opslaan van de zodoende geabsorbeerde energie, zovel doeltreffend als zonder het gebruik van warmtewisselaars of gevaarlijke materialen, waarbij is gebleken, dat het werkfluïdum onder de hoge druk en hoge temperatuur zelf kan worden gebruikt voor het opslaan van 5 grote hoeveelheden energie voor toepassing gedurende tijdvakken van totale of gedeeltelijke duisternis. Omdat de beweegbare platte spiegel 173, 179 doeltreffend de afmeting verandert van het zwarte gat voor het regelen van de temperatuur daarin, kan de afmeting daarvan groter worden gemaakt wanneer, hogere niveaus van zonne-energie beschikbaar 10 zijn. In dit verband toont fig.10 een temperatuurstaster 297» verbonden met een motorregelstelsel 299, gebruikt voor het aandrijven van de motor 197 voor het verstellen van de stand van de platte spiegels 173 en 179.'sMorgens, wanneer het grootste gedeelte van de in de pijpen 11 en 13 opgeslagen energie is gebruikt, is de temperatuur in het vat be-15 trekkelijk laag, waarbij het motorregelstelsel 299 iQ antwoord op de temperatuurstaster 297 de platte spiegels 173, 179 heeft versteld naar een stand bij de torroidale lens 15. Gedurende de dag tijdens het absorberen van zonne-energie, neemt, indien meer zonne-energie wordt geabsorbeerd in het fluïdum in het zwarte gat dan nodig is voor het hand-20 haven van de werking van de turbine 277 en de generator 279, de door de taster 297 waargenomen temperatuur toe, waardoor het motorregelstelsel 299 wordt gedwongen de platte spiegels 173, 179 bovenstrooms te bewegen naar de inlaat 125 van de pijp 13, waardoor de werkzame afmeting van het zwarte gat wordt vergroot, en het opslaan wordt mogelijk ge-25 maakt van deze aanvullend beschikbare energie.By keeping convection losses to a minimum through a dewar vessel construction and other isolation methods, the effectiveness of this energy absorption system can be further maintained at a very high level. In addition, the system acts as a means to store the energy thus absorbed, as effective as without the use of heat exchangers or hazardous materials, where the working fluid has been found to be under high pressure and high temperature. itself can be used to store large amounts of energy for application during periods of total or partial darkness. Since the movable flat mirror 173, 179 effectively changes the size of the black hole to control the temperature therein, its size can be made larger when higher levels of solar energy are available. In this regard, FIG. 10 shows a temperature sensor 297 connected to an engine control system 299, used to drive the motor 197 to adjust the position of the flat mirrors 173 and 179. In the morning, when the majority of the values shown in the pipes 11 and 13 stored energy is used, the temperature in the vessel is relatively low, with the engine control system 299 iQ response to the temperature probe 297 adjusting the flat mirrors 173, 179 to a position near the toroidal lens 15. During the day while absorbing solar energy, if more solar energy is absorbed in the black hole fluid than is needed to maintain the operation of turbine 277 and generator 279, the probe 297 senses temperature, forcing the engine control system 299 to move the flat mirrors 173, 179 upstream to the inlet 125 of the pipe 13, thereby increasing the effective size of the black hole dt increases, and storage of this additional available energy is made possible.

Zoals is te onderkennen door deskundigen op dit gebied, is de vervaardiging van een grote primaire spiegel 31, die kan worden gemonteerd en gedraaid onder gebruikmaking van de hiervoor beschreven stelsels, tot nu toe niet mogelijk. De uitvinding bevat derhalve bijzonde-30 re werkwijzen en materialen voor de vervaardiging van de primaire spie gel 31 voor het verschaffen van een uiterst stijve constructie met een laag gewicht en voldoende optische kwaliteit voor het focusseren van de zonnestraling door de torroidale lens 15. Dit is tot stand gebracht onder gebruikmaking van de in de fig.ll, 12 en 13 geschetste werkwijze.As can be recognized by those skilled in the art, the manufacture of a large primary mirror 31 that can be mounted and rotated using the systems described above has not been possible heretofore. The invention therefore includes special methods and materials for the manufacture of the primary mirror 31 for providing an extremely rigid construction with a low weight and sufficient optical quality to focus the solar radiation through the toroidal lens 15. This is accomplished using the method outlined in Figures 11, 12 and 13.

35 In eerste instantie kan een grote ring 301 worden vervaardigd onder ge-35 Initially, a large ring 301 can be fabricated under

QQ

\ 7807477 4* » 26 bruikmaking van b.v. golfkartonmateriaal, geïmpregneerd met epoxy om het stijf te maken. Een vel van een met aluminium bedekte weefsellaag wordt over een eindvlak van de ring 301 gespannen en daaraan b.v. door epoxy bevestigd. Dit vel 303» gezien in fig.ll, heeft een aluminium-5 laag op de bovenkant, en een veefsellaag voor sterkte en corrosiebesten- digheid op de onderzijde. Dit materiaal is tegenwoordig beschikbaar in spiegelvormige, sterk buigzame en terugkaatsende vellen. Dit samenstel van de ring 301 en het gespannen vel 303 wordt, zoals weergegeven door de pijlen 305, gedrukt over een grote stempel 30T, uitgevoerd 10 als een paraboloïde, welke stempel de kromming bepaalt van de primaire spiegel 31. Een cilinder 309 kan zich uitstrekken vanaf de hartlijn van de stempel 307 voor het verschaffen van de opening 4l voor de gerede spiegel, waarbij het vel 303 kan zijn doorsneden om over de cilindrische vorm 309 te kunnen gaan.\ 7807477 4 * »26 using e.g. corrugated board material, impregnated with epoxy to make it rigid. A sheet of an aluminum-coated fabric layer is stretched over an end face of the ring 301 and attached to it e.g. confirmed by epoxy. This sheet 303, seen in Figure 11, has an aluminum-5 layer on the top, and a fabric layer for strength and corrosion resistance on the bottom. This material is now available in mirror-shaped, highly flexible and reflective sheets. This assembly of the ring 301 and the tensioned sheet 303, as shown by the arrows 305, is pressed over a large punch 30T, constructed as a paraboloid, which punch determines the curvature of the primary mirror 31. A cylinder 309 can extend from the centerline of the punch 307 to provide the finished mirror opening 41, the sheet 303 being cross-sectional to pass over the cylindrical shape 309.

15 Wanneer de ring 301 en zijn bevestigd vel 303 over de stempel 307 naar beneden worden geperst, zoals weergegeven in fig.12, doet de veerkracht van het vel 303 dit nauwkeurig overeenkomen met de omtrekken van de stempel 307. De ring 301 wordt neergedrukt gehouden, waarna een laag 311 van epoxy en glas wordt aangebracht op de aluminium steunlaag 20 van het vel 301. Kartonnen honigraatmateriaal 313, waarvan de honig- raathartlijnen verticaal staan, gezien in fig.12, wordt dan over de laag 311 van epoxy en glas geplaatst tot in overeenstemming met de gedaante van de stempel 311, waarbij het karton 313 is bekleed met epoxy om daaraan stijfheid te geven. Een steunlaag 315 van epoxy en glas 25 wordt dan aangebracht voor het afdichten van de open einden van het kartonnen honigraatmateriaal 313, welke steunlaag met epoxy daaraan kan zijn vastgezet. Een laatste laag 317 van een schuimmateriaal met een lage dichtheid, wordt dan bevestigd aan het epoxymateriaal 315 voor het voltooien van het samenstel. Dit gerede samenstel is weergegeven in 30 fig.13. Elk der lagen 311 - 317 wordt op het vel 303 geplaatst tot in overeenkomst met de stempel 307, en in deze gedaante met epoxy op zijn plaats vastgezet, hetgeen resulteert in een uiterst stijve constructie met een zeer laag gewicht. Elk der lagen 311 - 317 kan zijn voorzien van een opening voor het opnemen van de cilindrische verlenging 309, 36 waardoor dus de middenopening kl wordt gevormd voor de primaire spiegel O 7807477When the ring 301 and its attached sheet 303 are pressed down over the punch 307, as shown in Figure 12, the resilience of the sheet 303 closely matches the circumferences of the punch 307. The ring 301 is held down whereafter a layer 311 of epoxy and glass is applied to the aluminum backing 20 of the sheet 301. Cardboard honeycomb material 313, the honeycomb axes of which are vertical, as shown in Fig. 12, is then placed over the layer 311 of epoxy and glass until in accordance with the shape of the stamp 311, the cardboard 313 being coated with epoxy to give it rigidity. A backing layer 315 of epoxy and glass 25 is then applied to seal the open ends of the cardboard honeycomb material 313, which backing layer may be attached with epoxy. A final layer 317 of a low density foam material is then attached to the epoxy material 315 to complete the assembly. This finished assembly is shown in Figure 13. Each of the layers 311 - 317 is placed on the sheet 303 to match the punch 307, and secured in place with epoxy in this form, resulting in an extremely rigid construction with a very low weight. Each of the layers 311 - 317 may be provided with an opening for receiving the cylindrical extension 309, 36 thus forming the center opening kl for the primary mirror O 7807477

RR

31.31.

27 #27 #

Fig.lU toont een ruimtelijk aanzicht, gedeeltelijk opengebroken, van de primaire spiegel 31, waarbij het terugkaatsende oppervlak in deze figuur bovenligt. Deze constructie bevat een aluminium- en weefsel- 5 laag 303, waarvan de weefsellaag bovenligt, en de epoxylaag 311, be vestigd aan het aluminium van de laag 303, alsmede de kartonnen honig-raatlaag 313, een tweede epoxylaag 315 en de laag 317 van schuim met een lage dichtheid. Het is duidelijk, dat elke laag is gebonden aan de volgende, waardoor een sandwich-constructie wordt gevormd met een laag 10 gewicht, welke constructie een zeer grote samendruksterkte heeft. Dit samenstel wordt omringd door de oorspronkelijke, met epoxy geïmpregneerde kartonnen ring 301, die aan elk der lagen is gebonden, welke ring 301 op zijn beurt kan worden omgeven door en zijn gebonden aan een beschermende metalen ring 319* De ring 319 kan door een verlengings-15 steun 321 worden gebruikt voor het monteren van de schoren b-3, gebruikt voor het dragen van de secundaire spiegel 31 (fig.l). Deze schoren k3 kuiinen in lengte verstelbaar zijn uitgevoerd door het gebruik van een spanschroefverbinding 323, zoals weergegeven in fig.l1*, waardoor de hartlijnen van de spiegels 31 en 33 nauwkeurig in lijn kunnen worden 20 geplaatst tijdens het installeren van het stelsel.Fig. 1U shows a spatial view, partially broken away, of the primary mirror 31, with the reflecting surface in this figure superimposed. This construction includes an aluminum and fabric layer 303, the fabric layer of which is above, and the epoxy layer 311 attached to the aluminum of the layer 303, as well as the cardboard honeycomb layer 313, a second epoxy layer 315 and the layer 317 of low density foam. It is clear that each layer is bonded to the next to form a sandwich construction with a low weight, which construction has a very high compressive strength. This assembly is surrounded by the original epoxy-impregnated cardboard ring 301, which is bonded to each of the layers, which ring 301 in turn can be surrounded by and bonded to a protective metal ring 319 * The ring 319 can be extended Support 321 is used to mount braces b-3, used to support the secondary mirror 31 (Fig. 1). These braces adjustable in length are constructed using a turnbuckle joint 323, as shown in Fig. 11 *, allowing the axes of mirrors 31 and 33 to be accurately aligned during installation of the system.

De zon onderspant ongeveer 30 boogminuten bij de aarde, waarbij het hiervoor beschreven optische stelsel in staat is tot een optische kwaliteit van ongeveer 1 boogminuut, hetgeen het verzamelen mogelijk maakt van meer dan 90% van de zonne-energie, die op zijn opening valt.The sun spans about 30 arc minutes at Earth, with the optical system described above capable of an optical quality of about 1 arc minute, allowing the collection of more than 90% of the solar energy falling on its aperture.

25 Tegelijkertijd is de primaire spiegel 31 betrekkelijk goedkoop te ver vaardigen, waarbij deze primaire spiegel in zeer grote afmetingen kan worden vervaardigd. Als voorbeeld kan de primaire spiegel 31 van de voorkeursuitvoeringsvorm 20 m in diameter zijn en toch voldoende stijfheid verschaffen voor het handhaven van de vereiste optische kwaliteit 30 dit alles zonder een bovenmatig gewicht, dat het draaien van het stel sel, zoals nodig door de onderlinge beweging tussen de zon en de aarde, zou belemmeren.At the same time, the primary mirror 31 is relatively inexpensive to manufacture, whereby this primary mirror can be manufactured in very large dimensions. As an example, the primary mirror 31 of the preferred embodiment may be 20 m in diameter, yet provide sufficient rigidity to maintain the required optical quality 30 all without excessive weight rotating the assembly as needed by mutual motion. between the sun and the earth.

De samenvoeging van dit bijzondere spiegelstelsel met de onder verwijzing.naar de fig.l - 10 beschreven inrichting voor het direct 35 absorberen van zonne-energie, maakt een betrekkelijk goedkoop en uiterst Y 780 74 77The combination of this particular mirror system with the device for directly absorbing solar energy described with reference to FIGS. 1-10 makes a relatively inexpensive and extremely Y 780 74 77

/V/ V

* r* r

JJ

Ί 28 doeltreffend stelsel mogelijk voor het absorberen en opslaan van energie, welk stelsel doelmatig in massa kan worden vervaardigd, verzonden en geïnstalleerd op verschillende plaatsen voor het leveren van elektrische en thermische energie behoeften voor het vervangen van het 5 toepassen van fossiele brandstoffen. De grote doeltreffendheid en de energieopslag van het onderhavige stelsel maken dit veel praktischer dan bekende stelsels voor het omzetten van zonne-energie, en verschaft een uiterst praktische energiebron.Mogelijk 28 effective system for absorbing and storing energy, which system can be mass mass produced, shipped and installed in various locations to supply electrical and thermal energy needs to replace the use of fossil fuels. The high efficiency and energy storage of the present system makes this much more practical than known solar energy conversion systems, and provides an extremely practical source of energy.

Naast andere wijzigingen in de bepaalde constructie, zoals be-10 schreven, welke wijzigingen duidelijk zijn voor deskundigen, en die de toepassing van de uitvinding mogelijk maken onder het slechts in details afwijken daarvan, zullen deskundigen zich eveneens realiseren, dat het inwendige oppervlak van de pijpen 11, 13 niet terugkaatsend behoeft te zijn. Zo lang de energie direct wordt overgebracht naar het 15 inwendige van de pijpen 11, 13, zullen zelfs sterk absorberende wan den direct dezelfde temperatuur als het ingesloten fluïdum bereiken, zodat zij evenveel energie weer uitstralen als zij absorberen, waarbij het netto gevolg is, dat het werkfluïdum direct uitgestraalde energie absorbeert in plaats van te worden verwarmd door convectie vanaf de 20 houderwanden.In addition to other changes in the particular construction, as described, which changes are apparent to those skilled in the art, and which permit the practice of the invention by deviating only in details, those skilled in the art will also realize that the interior surface of the pipes 11, 13 need not be reflective. As long as the energy is transferred directly to the interior of the pipes 11, 13, even highly absorbent walls will immediately reach the same temperature as the enclosed fluid, so that they will radiate back as much energy as they absorb, the net result being that the working fluid absorbs directly radiated energy instead of being heated by convection from the container walls.

\ X 7807477\ X 7807477

Claims

1. Apparatus for collecting and converting solar radiation energy, characterized by an optical system for focusing the radiant energy, by an optically closed black hole, containing a transparent or translucent working medium, through a transparent window, which is sized with relative to that of the black hole is small and is disposed in the wall of the black hole near the focal point of the optical system, which window allows solar radiation energy from the optical system into the black hole, the working medium being the solar radiation energy which black hole enters the window 10, directly absorbs through repeated transmission of the energy from the walls of the black hole through the working medium without a discernible energy loss from the black hole through transmission of energy from the black hole through the window.

2. Device as claimed in claim 1, characterized by a construction 15 for adjusting the volume of the black hole, which volume is illuminated by the solar radiation energy.

Device according to claim 2, characterized in that the volume adjustment structure is a partition wall which divides the black hole and is permeable to the working medium. 20 k. Apparatus according to claim 1, wherein the working medium consists of a liquid, characterized by a construction for pressurizing the working liquid into the black hole to prevent its evaporation during heating by the solar energy, and thus storing energy in the working fluid.

The device of claim k, characterized by a structure for removing the working fluid from the black hole and reducing the pressure thereon for its evaporation and providing physical work in response to the pressurized vapor thus provided.

Apparatus according to claim 1, wherein the window is stationary, characterized in that the optical system is constituted by a casse grain mirror system, and by means for adjusting the position of this system for tracking mutual movement between the sun and the earth to keep the focus of the galaxy near the window.

7. Device according to claim 6, characterized in that the black hole is formed by a fixedly mounted tubular vessel, whose axis is substantially parallel to the earth's polar axis, and the axis is for daily adjustment of the cassegrain mirror system.

8. Device as claimed in claim 7S, characterized in that the window 10 is formed by a cylindrical window which is concentric with respect to the tubular vessel, and by a shutter for covering the entire cylindrical, with the exception of a small opening, window, which shutter and opening are adjusted to correspond to adjusted positions of the cassegrain mirror system. 9. Device according to claim 1, characterized in that the black hole is formed by a vessel provided with reflecting inner walls.

10. A method of collecting and converting solar radiation energy, characterized by supplying and removing a transparent or translucent working medium to and from an optically closed black hole, by focusing the solar radiation energy through a small window in the wall of the black hole for supplying the energy in the black hole, and by directly absorbing the focused solar radiation energy in the working medium by repeatedly transferring the energy through the working medium into the black hole without discernible energy loss from the black hole by transmission of the energy from the black hole through the window. 0 1 7807477